Оценка перспектив синтеза Ti3AlC2 в Казахстане для применения в суперконденсаторах

Аннотация

С ростом спроса на энергоэффективные технологии все больше внимания уделяется разработке новых материалов для суперконденсаторов и других энергетических устройств. MXene Ti₃C₂T_x известен своими уникальными электрохимическими свойствами и привлек значительный интерес для таких устройств. Однако высокая стоимость синтеза MXene ограничивает его рыночную конкурентоспособность, побуждая к исследованию экономически эффективных методов синтеза прекурсора MXene – MAX-фазы Ti₃AlC₂. В данной статье представлен метод синтеза MAX-фазы Ti₃AlC₂ с использованием местного сырья от АО «Казахстанский электролизный завод» и АО «Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат». Использование местных ресурсов значительно снижает производственные затраты. В исследовании изучается влияние температурных условий и избыточного содержания алюминия на формирование MAX-фазы. Оптимизация процесса, включая прессование прекурсоров и покрытие их слоем оксида алюминия, позволила получить Ti₃AlC₂ чистотой 91,2%. MXene Ti₃C₂T_x, полученный из синтезированной MAX-фазы, продемонстрировал электрохимические характеристики, сопоставимые с характеристиками материалов, полученных из коммерчески доступных MAX-фаз. Экономическая оценка показала, что стоимость синтеза 1 грамма Ti₃AlC₂ из местных прекурсоров составляет 0,22 доллара США, что более чем в 19 раз ниже, чем у аналогичных коммерческих материалов. Эти результаты подтверждают экономическую эффективность и конкурентоспособность предлагаемого подхода, подчеркивая его потенциал для создания высокопроизводительных материалов, подходящих для современных аккумуляторов, суперконденсаторов и других энергетических устройств.