Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Зигенит (также называемый гримитом или сульфидом никель-кобальта) - это тройственное переходное соединение дихалькогенида металла с химической формулой (Ni,Co) 3S4. Он активно изучался как перспективная система материалов для электродов в электрохимических энергетических приложениях из-за его лучшей проводимости, большей механической и термической стабильности и более высокой производительности по сравнению с оксидами металлов, используемыми в настоящее время. Потенциальные применения этой материальной системы включают в себя суперконденсаторы, батареи, электрокатализ, солнечные элементы с сенсибилизацией красителей, фотокатализ, датчики глюкозы и поглощение микроволновыми волнами. В синтетической химии ряд химических составов с формулой NixCo3 xS4 (0 < x < 3) часто называют сигеневой системой. Однако, согласно новому списку минералов IMA (обновленному в ноябре 2022 года), нормальный спинел NiCo2S4 называется гримитом, обратный спинел CoNi2S4 называется зигенитом, а конечные члены Ni2+(Ni3+) 2S4 и Co2+(Co3+) 2S4 называются полидимитом и линеитом соответственно. В 2020 году NiCo2S4 (гримит) одобрен как действительный минеральный вид IMA.
Siegenite (also called grimmite, or nickel cobalt sulfide) is a ternary transition metal dichalcogenide compound with the chemical formula (Ni,Co)3S4. It has been actively studied as a promising material system for electrodes in electrochemical energy applications due to its better conductivity, greater mechanical and thermal stability, and higher performance compared to metal oxides currently in use. Potential applications of this material system include supercapacitors, batteries, electrocatalysis, dye sensitized solar cells, photocatalysis, glucose sensors, and microwave absorption. In synthetic chemistry, a range of chemical compositions with the formula NixCo3 xS4 (0 < x < 3) are often referred to as the siegenite system. However, according to the new IMA list of minerals (updated November 2022), the normal spinel NiCo2S4 is called grimmite, the inverse spinel CoNi2S4 is called siegenite, and the endmembers Ni2+(Ni3+)2S4 and Co2+(Co3+)2S4 are called polydymite and linnaeite, respectively. In 2020, NiCo2S4 (grimmite) is approved as a valid mineral species by the IMA.
Открытие и возникновение
Сигенит был впервые описан в 1850 году для появления в шахте Стальберг в Мюсене, Сигерланд, Северный Рейн-Вестфалия, Германия и назван в честь местности.
Siegenite was first described in 1850 for an occurrence in the Stahlberg Mine in Müsen, Siegerland, North Rhine Westphalia, Germany and named for the locality.
Электронные свойства
В отличие от многих бинарных и тройных полупроводниковых оксидов, NiCo2S4 обладает металлическими свойствами и высокой электропроводностью, что делает его полезным в качестве электрода в устройствах хранения энергии. Сопротивление NiCo2S4 составляет ~103 μΩ см при комнатной температуре, а его температурный коэффициент сопротивления положительный и остается постоянным в диапазоне от 40 до 300 К, что является показателем металлического соединения. и сольвотермальных реакций, безрастворимого термического разложения ксантатов, метода SILAR для тонких пленок и органометаллического синтеза в фазе раствора. Гидротермальная реакция является наиболее широко используемым методом синтеза для изготовления сложных наноструктур на высокопористых субстратах, дающих иерархические структуры, которые максимизируют активные поверхностные площади окислительно-восстановительных элементов и способствуют высокой скорости сверхемкости электродов на основе Ni Co S.
Unlike many binary and ternary semiconductor oxides, NiCo2S4 exhibits metallic properties and high electrical conductivity, which makes it useful as an electrode material in energy storage devices. The resistivity of NiCo2S4 is ~103 μΩ cm at room temperature and its temperature coefficient of resistivity is positive and stays constant between 40 K and 300 K, which is indicative of a metallic compound. and solvothermal reactions, solvent free thermal decomposition of xanthates, SILAR method for thin films, and solution phase organometallic synthesis. The hydrothermal reaction is the most widely used synthesis method to fabricate intricate nanostructures on highly porous substrates, yielding hierarchical structures that maximize redox active surface areas and promote high rate supercapacitive performance of Ni Co S based electrodes.
Аккумуляторы и суперконденсаторы
(Ni,Co) 3S4 является перспективным материалом для электродов аккумуляторов и суперконденсаторов. Поскольку электроотрицательность серы ниже, чем у кислорода, (Ni,Co) 3S4 имеет более гибкую решетку по сравнению с оксидной, что позволяет легче транспортировать электроны и ионы через структуру. Его высокая ионная проводимость может быть объяснена обилием доступных катионных участков в тиоспинельной структуре, а его высокая окислительно-восстановительная активность происходит от высокоэлектрохимически активных окислительно-восстановительных пар Ni2+/Ni3+ и Co2+/Co3+. В литературе показано, что нанопористые композитные материалы Ni Co S обладают как высокой удельной емкостью в батареях на основе лития, так и высокой емкостью в суперконденсаторах.
(Ni,Co)3S4 is a promising electrode material for batteries and supercapacitors. Since the electronegativity of sulfur is lower than that of oxygen, (Ni,Co)3S4 has a more flexible lattice compared to its oxide counterpart, which allows easier electron and ion transport through the structure. Its high ionic conductivity can be attributed to the abundance of available cation sites in the thiospinel structure, and its high redox activity comes from the highly electrochemically active Ni2+/Ni3+ and Co2+/Co3+ redox couples. In literatures, nanoporous Ni Co S composite materials have been shown to have both high specific capacity in Li based batteries and high capacitance in supercapacitors.
Электрокатализ
(Ni,Co) 3S4 рассматривается как альтернативный электрокатализатор для реакций HER и OER из-за его высокой проводимости и низкой стоимости. Сообщается, что сверхпотенциал 87 мВ для HER и 251 мВ для HER может быть достигнут с использованием электрода на основе NiCo2S4, демонстрируя хороший потенциал для применения в процессе расщепления воды.
(Ni,Co)3S4 has been considered as an alternative electrocatalyst for HER and OER reactions because of its high conductivity and low cost. It is reported that a overpotential of 87 mV for HER and 251 mV for HER can be achieved using NiCo2S4 based electrode, showing good potential for water splitting applications.