DOI: 10.15330/pcss.17.2.262-268

І.Ф. Миронюк,В.І. Мандзюк, В.М. Сачко

Вуглецеві електродні матеріали для електрохімічних конденсаторів (огляд)

ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника”, вул. Шевченка, 57, Івано-Франківськ, 76018, Україна, mandzyuk_vova@ukr.net

Розглянуті відомі методи синтезу електродних вуглецевих матеріалів для симетричних електрохімічних конденсаторів. Особлива увага звертається на методи екзо- та ендотемплатного синтезу вуглецевих матеріалів. Зроблений висновок, що подальше електрохімічних властивостей електродів буде пов’язане з пошуком якісно нових способів активації вуглецевих матеріалів, які забезпечать мікрокристалітам графітоподібний стан та спорідненість їх поверхні до електролітів. Ключові слова: вуглецевий матеріал, електрохімічний конденсатор, екзо- та ендотемплатний синтез.

Література

[1] B.E. Conway, Electrochemical supercepacitors. Scentific fundamentals and tehnological applications (Kluwer Academic Plenum Publishers, New York, 1999).

[2] Ju.M. Vol'fkovich, T.M. Serdjuk, Elektrohimija 38(9), 1043 (2002).

[3] F. Beguin, E. Frackowiak, Carbons for Electrochemical Energy Storage and Conversion Systems (CRC Press, Boca Raton, 2010).

[4] F. Beguin, E. Frackowiak, Supercapacitors: Materials, Systems, and Applications (WileyVCH, Berlin, 2013).

[5] Y. Zhai, Y. Dou, D. Zhao, P.F. Fulvio, R.T. Mayes, S. Dai, Adv. Mater. 23 (42), 4828 (2011).

[6] H. Marsh, Activated Carbon Compendium: A Collection of Papers from the Journal Carbon 1996-2000 (Elsevier Gulf Publishing, Texas, 2001).

[7] V. Subramanian, C. Luo, A.M. Stephan, K.S. Nahm, S. Thomas, B.Q. Wei, J. Phys. Chem. 111, 7527 (2007).

[8] L. Wei, G. Yushin, Carbon, 49, 4830 (2011).

[9] L. Wei, G. Yushin, J. Power Sources. 196, 4072 (2011).

[10] Q.Y. Li, H.Q. Wang, Q.F. Dai, J.H. Yang, Y.L. Zhong, Solid State Ionics. 179, 269 (2008).

[11] L. Wei, M. Sevilla, A.B. Fuertes, R. Mokaya, G.Yushin, Adv. EnergyMater. 1, 356 (2011).

[12] M.S. Balathanigaimani, W.G. Shim, M-J. Lee, C. Kim, J-W. Lee, H. Moon, Electrochem. Commun. 10, 868 (2008).

[13] K. Kierzek, E. Frackowiak, G. Lota, G. Gryglewicz, J. Machnikowski, Electrochim. Acta. 49, 1169 (2004).

[14] D.Zhai, B. Li, H. Du, G. Wang, F. Kang, J. Solid State Electrochem. 15, 787 (2011).

[15] T.E. Rufford, D. Hulicova-Jurcakova, K. Khosla, Z.H. Zhu, G.Q. Lu, J. Power Sources. 195, 912 (2010).

[16] D. Lozano-Castello, D. Cazorla-Amoros, A. Linares Solano, S. Shiraishi, H. Kurihara, A. Oya, Carbon. 41,1765 (2003).

[17] B. Xu, Y.F. Chen, G. Wei, G.P. Cao, H. Zhang, Y.S. Yang, Mater. Chem.Phys. 124, 504 (2010).

[18] T.E. Rufford, D. Hulicova-Jurcakova, Z. Zhu, G.Q. Lu, Electrochem. Commun. 10, 1594 (2008).

[19] X. Li, C. Han, X. Chen, C. Shi, Micropor. Mesopor. Mater. 131, 303 (2010).

[20] R. Wang, P.Y. Wang, X.B. Yan, J.W. Lang, C. Peng, Q.J. Xue, ACS. Appl. Mater. Interf. 4, 5800 (2012).

[21] S.G. Lee, K.H. Park, W.G. Shim, M.S. Balathanigaimani, H. Moon, J. Ind. Eng. Chem. 17, 450 (2011).

[22] L.G. Juntao Zhang, S. Kang, J. Jianchun, Z. Xiaogang, J. Solid State Electrochem. 16 (2012).

[23] A. Elmouwahidi, Z. Zapata-Benabithe, F. Carrasco-Marin, C. Moreno-Castilla, Bioresour. Technol. 111, 185 (2012).

[24] L. Ding, Z.C. Wang, Y.N. Li, Y.L. Du, H.Q. Liu, Y.P. Guo, Mater. Lett. 74, 111 (2012).

[25] Z. Li, L. Zhang, B.S. Amirkhiz, X.H. Tan, Z.W. Xu, H.L. Wang, B.C. Olsen, C.M. Holt, D. Mitlin, Adv. Energy. Mater. 2, 431 (2012).

[26] S-E. Chun, J.F. Whitacre, Electrochim. Acta. 60, 392 (2012).

[27] L. Wei, M. Sevilla, A.B. Fuertes, R. Mokaya, G. Yushin, Adv. Funct. Mater. 22, 827 (2011).

[28] H. Nakagawa, A. Shudo, K. Miura, J. Electrochem. Soc. 147, 38 (2000).

[29] D. Ugarte, Onion-like graphitic particles. In: Endo M., Iijima S., Dresselhaus M.S., eds. Carbon Nanotubes (Pergamon, Oxford, 1996).

[30] Z.G. Cambaz, G. Yushin, S. Osswald, V. Mochalin, Y. Gogotsi, Carbon. 46, 841 (2007).

[31] M. Kusunoki, M. Rokkaku, T. Suzuki, Appl. Phys. Lett. 71, 2620 (1997).

[32] A. Huczko, M. Osica, M. Bystrzejewsk, H. Lange, S. Cudzilo, J. Leis, M. Arulepp, Phys. Status Solid. 244, 3969 (2007).

[33] J. Chmiola, G. Yushin, R. Dash, Y. Gogotsi, J. Power Sources. 158, 765 (2006).

[34] J.A. Fernandez, M. Arulepp, J. Leis, F. Stoeckli, T.A. Centeno, Electrochim. Acta. 53, 7111 (2008).

[35] J. Chmiola, G. Yushin, R.K. Dash, E.N. Hoffman, J.E. Fischer, M.W. Barsoum, Y. Gogotsi, Electrochem. Solid. State Commun. 8, 357 (2005).

[36] B. Sakintuna, Y.Yürüm, Ind. Eng. Chem. Res. 44 (9), 2893 (2005).

[37] R. Ryoo, S.H. Joo, S.Jun, J. Phys. Chem. B. 103 (37), 7743 (1999).

[38] C. Liang,S.Dai, J. Am. Chem. Soc. 128 (16), 5316 (2006).

[39] S.B. Yoon, J.Y. Kim, J.S.Yu, Chem. Commun. 14, 1536 (2002).

[40] N.D. Shcherban', V.H. Il'yin, Khimiya, fizykatatekhnolohiyapoverkhni. 6 (1), 97 (2015).

[41] T. Kyotani, Z. Ma, A. Tomita, Carbon. 41 (7), 1451 (2003).

[42] J.Rodriguez-Mirasol, T. Cordero, L.R. Radovic, J.J.Rodriguez, Chem. Mater. 10 (2), 550 (1998).

[43] Z. Ma, T.Kyotani, A. Tomita, Chem. Commun. 23, 2365 (2000).

[44] S. Jun, S.H. Joo, R. Ryoo, M. Kruk, M. Jaroniec, Z. Liu, T. Ohsuna, O. Terasaki,J. Am. Chem. Soc. 122 (43), 10712 (2000).

[45] Y.D. Xia, R. Mokaya, Adv. Mater. 16 (11), 886 (2004).

[46] Y. Xia, Z. Yang, R.Mokaya, J. Phys. Chem. B. 108 (50), 19293 (2004).

[47] A. Lu, A. Kiefer, W. Schmidt, F. Schüth, Chem. Mater. 16 (1), 100 (2004).

[48] S. Alvarez, A.B.Fuertes, Carbon. 42 (2), 433 (2004).

[49] T.F. Baumann, J.H.Satcher, Chem. Mater. 15 (20), 3745 (2003).

[50] F.Schüth, Ang. Chem. Int. Ed. 42 (31), 3604 (2003).

[51] T. Kyotani, T. Nagai, S. Inoue, A. Tomita, Chem. Mat. 9 (2), 609 (1997).

[52] T. Kyotani, Z. Ma, A. Tomita,Carbon. 41 (7), 1451(2003).

[53] M. Alvaro, P. Atienzar, J.L. Bourdelande, H. Garcia, Chem. Commun. 24, 3004 (2002).

[54] F. Su, X.S. Zhao, L. Lv, Z. Zhou, Carbon. 42 (14), 2821 (2004).

[55] C.J. Meyers, S.D. Shah, S.C. Patel, R.M. Sneeringer, C.A. Bessel, N.R. Dollahon, R.A. Leising, E.S. Takeuch, J. Phys. Chem. B. 105 (11), 2143 (2001).

[56] Z. Yang, Y. Xia, R.Mokaya, Micropor. Mesopor. Mater. 86 (1), 69 (2005).

[57] P.-X. Hou, H. Orikasa, T. Yamazaki, K. Matsuoka, A. Tomita, N. Setoyama, Y. Fukushima, T. Kyotani, Chem. Mater. 17 (20), 5187 (2005).

[58] N.D. Lysenko, A.B. Shvec, P.S. Jaremov, V.G.Il'in, Teor. jeksper. himija. 44 (6), 365 (2008).

[59] N.D. Lysenko, M.V. Opanasenko, P.S. Jaremov, A.V.Shvec, V.G. Il'in, Teor. jeksper. himija. 46 (1), 51 (2010).

[60] M. Rose, Y. Korenblit, E. Kockrick, L. Borchardt, M. Oschatz, S. Kaskel, G. Yushin, Small. 7 (8), 1108 (2011).

[61] M. Oschatz, E. Kockrick, M. Rose, L. Borchardt, Klein N., I. Senkovska, T. Freudenberg, Y. Korenblit, G. Yushin, S. Kaskel, Carbon. 48, 3987 (2010).

[62] Y. Korenblit, M. Rose, E. Kockrick, L. Borchardt, A. Kvit, S. Kaskel, G. Yushin, ACS Nano. 4, 1337 (2010).

[63] T. Thomberg, A. Janes, E. Lust, J. Electroanal. Chem. 630, 55 (2009).

[64] J. Chmiola, G. Yushin, Y.Gogotsi, C. Portet, P. Simon, Science. 313, 1760 (2006).

[65] Z.J. Li, M. Jaroniec, Chem. Mat. 15 (6), 1327 (2003).

[66] S. Han, T. Hyeon, Chem. Commun. 19, 1955 (1999).

[67] J. Jang, B. Lim,Adv. Mat.14 (19), 1390 (2002).

[68] S.B. Yoon, G.S. Chai, S.K. Kang, J.S. Yu, K.P. Gierszal, M. Jaroniec, J. Am. Chem. Soc. 127 (12), 4188 (2005).

[69] T. Kyotani, L.F. Tsai, A.Tomita, Chem. Mat. 7, 1427 (1995).

[70] J. Li, M. Moskovits, T.L. Haslett, Chem. Mat. 10 (7), 1963 (1998).

[71] J. Lee, K. Sohn, T.Hyeon, J. Am. Chem. Soc.123(21), 5146(2001).

[72] Y. Oda, K. Fukuyama, K. Nishikawa, S. Namba, H. Yoshitake, T. Tatsumi, Chem. Mater.16, 3860 (2004).

[73] S. Han, T. Hyeon, Carbon. 37, 1645 (1999).

[74] Z.J. Li, M. Jaroniec, J. Am. Chem. Soc. 123, 9208 (2001).

[75] J. Choma, M. Jaroniec, M. Kloske, A. Zawislak, Ochr. Srod. 30 (2), 3 (2008).

[76] D. Kawashima, T. Aihara, Y. Kobayashi, T. Kyotani, A. Tomita, Chem. Mater. 12(11), 3397(2000).

[77] S.J. Han, M. Kim, T. Hyeon, Carbon. 41 (8), 1525 (2003).

[78] J.B. Pang, Y.Q. Hu, Z.W. Wu, J.E. Hampsey, J.B. He, Y.F. Lu, Micropor. Mesopor. Mater. 74(1-3), 73(2004).

[79] F. Zhang, Y. Meng, D. Gu, Y. Yan, C. Yu, B. Tu, D. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 127, 13508 (2005).

[80] S. Tanaka, N. Nishiyama, Y. Eqashira, K. Ueyama, Chem. Commun. 16, 2125 (2005).

[81] J. Jin, N. Nishiyama, Y. Eqashira, K. Ueyama, Micropor. Mesopor. Mater. 118, 218 (2009).

[82] J. Górka, A. Zawislak, J. Choma, M. Jaroniec, Carbon. 46, 1159 (2008).

[83] J. Choma, K. Jedynak, D. Jamiola, M. Jaroniec, Ochr. Srod. 34 (2), 3 (2012).

[84] J. Choma, M. Kloske, A. Zawislak, M. Jaroniec, Ochr. Srod. 29 (1), 3 (2007).

[85] J. Choma, K. Jedynak, M. Marszewski, M. Jaroniec, Adsorption. 13, 563 (2013).

[86] J. Górka, A. Zawislak, J. Choma, M. Jaroniec, Appl. Surf. Sci. 256, 5187 (2010).

[87] М.A. Lillo-Rodenas, D. Cazorla-Amoros, A. Linares-Solano,Carbon. 41 (2), 267 (2003).

[88]  A.P. Carvalho, M. Gomes, A.S. Mestre, J. Pires, M. Brotas de Carvalho, Carbon. 42 (3), 672 (2004).

[89] J . Hayashi, M. Uchibayashi, T. Horikawa, K. Muroyama, V.G. Gomes, Carbon. 40 (15), 2747 (2002).

[90] M. Molina-Sabio, F. Rodriguez-Reinoso, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 241 (1), 15 (2004).

[91] S. Yorgun, N. Vural, H. Demiral, Micropor. Mesopor. Mater. 122 (1), 189 (2009).

[92] Y. Nakagawa, M. Molina-Sabio, F. Rodriguez-Reinoso, Micropor. Mesopor. Mater. 103 (1), 29 (2005).

[93] H. Wang, Y. Zhong, Q. Li, J. Yang, Q. Dai, J. Phys. Chem. Solids. 69 (10), 2420 (2008).

[94] В.В. Стрелко,Селективная сорбция и катализ на активных углях и неорганических ионитах (Наукова думка, Киев: 2008, 5-44).

[95] V.V.Strelko, Theor. Exp. Chem. 35 (6), 315 (1999).

[96] V.V. Strelko, V.S. Kuts, P.A.Thrower, Carbon. 38 (10), 1499 (2000).

[97] B. Xu, H. Duan, M. Chu, G. Cao, Y. Yang, J. Mater. Chem A. 1 (14), 4565 (2013).

[98] N.D. Shcherban, S.M. Filonenko, P.S. Yaremov. The International Research and Practice Conference “Nanotechnology and Nanomaterials (NANO-2013)” (Bukovel, 2013), p. 160.

[99] D. Hulicova-Jurchakova, A.P. Puziy, O.I. Poddubnaya, F. Suárez-Garcia, J.M.D. Tascón, G.Q. Lu. J. Am. Chem. Soc. 131 (14), 5026 (2009).