शोधकर्ताओं ने कम तापमान पर अत्यधिक क्रिस्टलीय पाइराइट एफईएस2 को संश्लेषित किया है और उनका उपयोग विद्युतरासायनिक ऊर्जा भंडारण उपकरणों जैसे बैटरी और उच्च ऊर्जा घनत्व के  सुपरकैपेसिटर (एससी) के निर्माण के लिए किया है।

संक्रमण धातु सल्फाइड (टीएमएस) अकार्बनिक सामग्रियों का एक महत्वपूर्ण वर्ग है और इसका इस्तेमाल कई क्षेत्रों में होता है जिसमें बैटरी और सुपरकैपेसिटर (एससी) जैसे विद्युतरासायनिक ऊर्जा भंडारण उपकरण शामिल हैं। सॉलिड-स्टेट सिंथेटिक विधियों का उपयोग आमतौर पर उच्च तापमान पर तापानुशीतन के जरिए संबंधित धातु लवण या उनके समकक्ष ऑक्साइड से धातु सल्फाइड उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

हालाँकि, विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के तहत एक स्वायत्त संस्थान, नैनो एवं मृदु पदार्थ विज्ञान केंद्र, बेंगलुरु में डॉ. एच.एस.एस. रामकृष्ण मैटे की देखरेख में सुश्री सावित्री विश्वनाथन द्वारा किए गए प्रयोगों ने कम तापमान पर ठोस-अवस्था संश्लेषण मार्ग के माध्यम से क्रिस्टलीय पाइराइट एफईएस2 के संश्लेषण का प्रदर्शन किया।  उन्होंने इस प्रक्रिया के लिए एक मितस्थाई ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड (एफईओओएच) पूर्ववर्ती का उपयोग किया है.

टीम ने जर्नल केमिकल कम्युनिकेशंस  में प्रकाशित अपने पेपर में जानकारी दी कि पहली बार इस मध्यवर्ती ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड को स्थिर करने और एच2एस गैस की उपस्थिति में इसे सल्फाइडेशन के लिए पूर्ववर्ती के रूप में उपयोग किया गया।

एक मितस्थाई पूर्ववर्ती का उपयोग करने से तापानुशीतन तापमान को कम करने में मदद मिली, क्योंकि एफईओओएच कम तापमान पर काफी अच्छी क्रिस्टलीयता के साथ पाइराइट एफईएस2 में परिवर्तित हो गया। किसी सल्फाइड को उनके संबंधित मितस्थाई ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड से प्राप्त करने के इस कृत्रिम मार्ग का उपयोग ऊर्जा गहन तरीके से क्रिस्टलीय सामग्री प्राप्त करने के लिए अन्य संक्रमण धातुओं में किया जा सकता है।

उच्च-ऊर्जा घनत्व एससी के लिए इलेक्ट्रोड को संश्लेषित किए गए एफईएस2 से निर्मित किया गया, जिसके परिणामस्वरूप कार्बनिक और आयनिक-तरल (आईएल)-आधारित इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति में बेहतर प्रदर्शन हासिल हुआ। इसका श्रेय पदार्थ की अच्छी क्रिस्टलीयता के परिणामस्वरूप मिली बेहतर चालकता के साथ साथ  कार्बनिक और आईएल-आधारित इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति में एफईएस2 इलेक्ट्रोड की ठोस सतह के साथ तरल की संपर्क बनाने की क्षमता में  उल्लेखनीय रूप से बढ़त को दिया जा सकता है। एफईएस2  इलेक्ट्रोड ने उच्च ऊर्जा और ऊर्जा घनत्व को प्रदर्शित किया, जो विद्युत रासायनिक गुणों को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल की गई प्रक्रिया की भूमिका को स्पष्ट रूप से उजागर करता है।

प्रकाशित पेपर का लिंक: DOI: 10.1039/D3CC02153J

चित्र: एफईओओएच पूर्ववर्ती से क्रिस्टलीय पाइराइट-FeS2 का निम्न-तापमान संश्लेषण और उच्च ऊर्जा घनत्व एससी में इसका अनुप्रयोग

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एमजी/एमएस/आरपी/एसएस/एजे

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