XVI Международный Китайско-Российский Симпозиум
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
5 – 14 НОЯБРЯ 2023 г.
Представляем участников конкурса молодых ученых
Абрамова Елена Николаевна — кандидат химический наук, научный сотрудник Сколковского института науки и технологий. Научные интересы: материалы для микро-, опто- и наноэлектроники, полупроводники, материалы для метал-ионных аккумуляторов, материалы на основе кремния и углеродные материалы.
Abramova Elena Nikolaevna — PhD in chemistry, research scientist at Skolkovo institute of science and technology. Research interests: materials for micro-, opto- and nano electronics and semiconductors, materials for metal-ion batteries, silicon-based materials, carbon-based materials.
%20%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%20%D0%90%D1%84%D0%B7%D0%B0%D0%BB%20%D0%90_%D0%9C.jpg)
SiO2 precursors for Si-based negative electrode materials for Li-ion batteries
Абрамова Елена Николаевна
Дискуссия
Вопрос участнику
В чём основная причина образования различных количеств Si и Mg2SiO4 при использовании синтезированного и коммерческого SiO2?
Ответ
Продукты реакции и выход кремния при магниетермическом восстановлении диоксида кремния зависят от специфики исходных реагентов и условий реакции. Механизм процессов взаимодействия Mg и SiO2 при повышенной температуре сегодня продолжает изучаться. В работе [Y. Tan Applications. Front. Energy Res. doi: 10.3389/fenrg.2021.651386] описан общий механизм, где предполагается, что магний расплавляется и испаряется, происходит реакция веществ в газообразном и твердом состоянии. Mg в паровой фазе диффундирует в частицы SiO2.
В представляемой работе размер и морфология частиц синтезированного и коммерческого диоксида кремния существенно отличается: синтезированные частицы имеют две фракции (со средним размером около 3 мкм и более 40 мкм); коммерческий кремний, синтезированный из газовой фазы (в англоязычной литературе – fumed silica), представляет собой агломераты частиц размером (0,2-0,3 мкм), при этом его площадь поверхности существенно больше, чем у синтезированного образца.
Наиболее полно процесс восстановления диоксида кремния до кремния проходит при обеспечении необходимого количества Mg в зоне реакции, то есть на поверхности частиц диоксида, а недостаток Mg сопутствует образование Mg2SiO4. Таким образом, образование Mg2SiO4 обусловлено недостатком Mg на границе раздела фаз. Поскольку размеры частиц коммерческого образца меньше (а площадь поверхности больше), чем у синтезированного, то большая межфазная поверхность обуславливает и образование большего количества Mg2SiO4 (66,5%) в результате реакции при прочих одинаковых условиях по сравнению с синтезированным, где Mg2SiO4 31%.