Экологически безопасный, соответствующий принципам «зеленой химии» метод синтеза композиционного материала на основе сульфида цинка и восстановленного оксида графена разработали ученые Института общей и неорганической химии (ИОНХ) им. Н. С. Курнакова РАН и Еврейского университета в Иерусалиме, 4 мая сообщает пресс-служба ИОНХ РАН.

Разработчики считают, что новый метод может быть применен в производстве разнообразных функциональных композиционных материалов, которые в настоящее время широко используются в медицине, пищевой промышленности, химическом производстве, а также при создании натрий-ионных аккумуляторов, которые являются потенциальной альтернативой литиевым батареям.

Результаты исследований предложенного метода опубликованы в Journal of Alloys and Compounds в статье «Зеленый синтез композита оксида графена, восстановленного сульфидом цинка, и его применение в натрий-ионных батареях».

Старший научный сотрудник ИОНХ РАН, кандидат химических наук Алексей Михайлов пояснил, что их метод позволяет получать материал на основе сульфида цинка и восстановленного оксида графена из доступного и экологически безопасного сырья в мягких условиях и без образования большого количества токсичных отходов.

Кроме того, он позволяет максимально эффективно использовать исходные реагенты, не требует больших затратах времени и энергии, сложного дорогостоящего оборудования, использования органических растворителей, что выгодно отличает его от широко используемого сольвотермального метода.

«Методика синтеза заключается в формировании коллоидного раствора пероксида цинка и последующем его осаждении на поверхности частиц оксида графена за счет обработки раствором щелочи. Дальнейшая обработка полученного материала сероводородом и последующий нагрев приводили к формированию кристаллов сульфида цинка и восстановлению оксида графена. Избыток сероводорода полностью улавливался раствором сульфата меди с образованием сульфида меди, который, в свою очередь, далее применялся для получения сероводорода» — рассказал Алексей Михайлов.

Ученые провели исследование метода на примере использования полученного с его помощью композита в качестве анода в натрий-ионном аккумуляторе. Полученные характеристики такой батареи (электрохимическая емкость 550 мАч/г после 150 циклов и токе заряда-разряда 100 мА/г) являются лучшими показателями для материалов на основе сульфида цинка для таких аккумуляторов.

Материал, изготовленный новым методом, продемонстрировал высокую стабильность при эксплуатации и сохраняет высокие значения емкости при увеличенной скорости заряда-разряда ячейки, что подтверждает перспективность применения пероксидного золь-гель метода для синтеза функциональных материалов, заявляют разработчики.