Réactifs organiques et ligands dans les réactions du germanium et du silicium pour la production de nouveaux matériaux

par Evgeniia Saverina

Thèse de doctorat en Chimie moléculaire et macromoléculaire

Sous la direction de Viatcheslav Jouikov et de Mikhail Syroeshkin.


  • Résumé

    Les approches de la synthèse sans halogène de dérivés catécholates du germanium avec des dérivés pyridiniques électroréductibles, ont été développées ; leur comportement électrochimique et d’autres propriétés physico-chimiques ont été étudiés. Pour la première fois, une méthode de préparation de nanoparticules de germanium à partir de son dioxyde a été proposée, ce qui a permis d’abandonner l’utilisation du tétrachlorure de germanium toxique au profit de ses dérivés organiques inoffensifs et stables. Il a été démontré que cette approche est efficace pour la préparation des matériaux pour les anodes de batteries lithium-ion de grande capacité. Une méthode de préparation des matériaux prometteurs pour les anodes de batteries lithium-ion à base de sesquioxyde de 2-carboxy-éthylgermanium a été proposée. En même temps, une nouvelle approche simple, économique et convenable pour la montée en échelle a été proposée pour la préparation d’une forme nanométrique de sesquioxyde de 2-carboxy-éthylgermanium, qui surpasse son analogue inorganique, le dioxyde de germanium, en capacité et en stabilité dans les anodes des batteries lithium-ion. Pour la première fois, une approche de la production de nanoformes de silicium sans utilisation d’acide fluorhydrique par gravure dans des systèmes « solvant-sel » à base de liquides ioniques a été proposée et développée. Il a été montré que cette méthode permet d’obtenir des échantillons de silicium avec des pores uniformes et de taille contrôlée. L’approche proposée convient pour la montée en échelle et le liquide ionique peut être considéré comme un agent de gravure réutilisable.

  • Titre traduit

    Organic reagents and ligands in the reactions of germanium and silicon for producing new materials


  • Résumé

    New approaches to the halogen-free synthesis of catecholate derivatives of germa-nium with electrochemically reducible pyridine derivatives were developed and their electro-chemical behavior and other physico-chemical properties were investigated. A new method for preparing germanium nanoparticles from its dioxide was proposed. This method made it possible to abandon the use of toxic germanium tetrachloride in favor of its safe and stable organic derivatives. It was shown that this approach is effective for preparing materials for the anodes of high-capacity lithium-ion batteries. A method for preparing promising materials for anodes of lithium-ion batteries based on 2-carboxyethylgermanium sesquioxide was pro-posed. A new, simple, economical, and scalable approach for preparing nanosized 2-carboxy-ethylgermanium sesquioxide was proposed. This material was shown to have superior capacity and stability in the anodes of lithium-ion batteries compared to its inorganic analogue, germanium dioxide. An approach to the production of silicon nanoforms by etching in solvent-in-salt systems based on ionic liquids has been proposed and developed. This method doesn't need the use of hydrofluoric acid. It was shown that this method allows obtaining silicon samples with uniform and size-controlled pores. The proposed process is scalable and the ionic liquid can be considered as a recyclable etching agent.


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