Приготовление безводных растворов перхлората магния в сульфолане

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе исследовано влияние условий осушки Mg(ClO4)2 на содержание остаточной воды в соли и в растворах соли в сульфолане. Установлено, что полное удаление кристаллизационной воды из Mg(ClO4)2 происходит при температуре выше 380°C и сопровождается частичным разложением соли. При удалении воды при 150°C в вакууме образуется дигидрат, а при 250°C — моногидрат. Содержание воды в 0.7 M растворе Mg(ClO4)2, полученном путем растворения моногидрата в сульфолане, составило ~9000 ppm. Удаление воды из раствора Mg(ClO4)2 в сульфолане до приемлемых значений (ниже 60 ppm) может быть достигнуто отгонкой азеотропной смеси вода–сульфолан–бензол с последующей дополнительной осушкой раствора металлическим литием.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Людмила Григорьевна Голубятникова

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: kuzmina@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0001-9900-8587

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 71

Вадим Юрьевич Мишинкин

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: kuzmina@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0003-0661-0400

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 71

Людмила Владимировна Шеина

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: kuzmina@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0002-9156-0139

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 71

Елена Владимировна Кузьмина

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Author for correspondence.
Email: kuzmina@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0002-3758-4762

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 71

References

  1. Saha P., Datta M. K., Velikokhatnyi O. I., Manivannan A., Alman D., Kumta P. N. Rechargeable magnesium battery: Current status and key challenges for the future // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 66. P. 1–86. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2014.04.001
  2. Bucur C. B. Challenges of a rechargeable magnesium battery. A guide to the viability of this post lthium-ion battery. Springer, Switzerland, 2018. 67 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-65067-8
  3. Venkata Narayanan N. S., Ashok Raj B. V., Sampath S. Magnesium ion conducting, room temperature molten electrolytes // Electrochem. Commun. 2009. V. 11. N 10. P. 2027–2031. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2009.08.045
  4. Keyzer E. N., Glass F. J., Bayley P. M., Dutton S. E., Grey C. P., Wright D. S. Mg(PF6)2-based electrolyte systems: Understanding electrolyte–electrode interactions for the development of Mg-ion batteries // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. P. 8682−8685. https://doi.org/10.1021/jacs.6b04319
  5. Микрюкова М. А., Агафонов Д. В. Сравнение традиционных органических растворителей с эфирами фосфорной кислоты в литий-ионных и суперконденсаторных системах // Электрохим. энергетика. 2015. Т. 15. № 3. С. 111–118. https://www.elibrary.ru/whoupl
  6. Pekmez K., Can M., Yildiz A. Electrochemistry in aprotic solvents containing anhydrous perchloric acid: Electroreduction behavior of quinones // Electrochim. Acta. 1993. V. 38. P. 607–611. https://doi.org/10.1016/0013-4686(93)85020-Y
  7. McEwen A. B., Ngo H. L., LeCompte K., Goldman J. L. Electrochemical properties of imidazolium salt electrolytes for electrochemical capacitor applications // J. Electrochem. Soc. 1999. V. 146. P. 1687–1695. https://doi.org/10.1149/1.1391827
  8. Lossius L. P., Emmenegger F. Plating of magnesium from organic solvents // Electrochim. Acta. 1996. V. 41. P. 445–447. https://doi.org/10.1016/0013-4686(95)00326-6
  9. Gofer Y., Pour N., Aurbach D. Electrolytic solutions for rechargeable magnesium batteries. Hoboken, NJ: Wiley, 2013. P. 327–347. https://doi.org/10.1002/9781118615515.ch15
  10. Shao N., Sun X.-G., Dai S. Electrochemical windows of sulfone-based electrolytes for high-voltage Li-ion batteries // J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. N 42. P. 12120–12125. https://doi.org/10.1021/jp204401t
  11. Wu F., Zhou H., Bai Y., Wang H., Wu C. Toward 5 V Li-ion batteries: Quantum chemical calculation and electrochemical characterization of sulfone-based high-voltage electrolytes // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. N 27. P. 15098–15107. https://doi.org/10.1021/acsami.5b04477
  12. Jow T. R., Xu K., Borodin O., Ue M. Electrolytes for lithium and lithium-ion batteries. New York; Heidelberg; Dordrecht; London, 2014. P. 61, 94, 192. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0302-3
  13. Pat. CN105811001A (publ. 2016). Sulfolane based binary sodium ion electrolyte and preparation method thereof.
  14. Колосницын В. С., Шеина Л. В., Мочалов С. Э. Физико-химические и электрохимические свойства растворов литиевых солей в сульфолане // Электрохимия. 2008. Т. 44. С. 620‒623. https://www.elibrary.ru/ijuwuz [Kolosnitsyn V. S., Sheina L. V., Mochalov S. E. Physicochemical and electrochemical properties of sulfolane solutions of lithium salts // Russ. J. Electrochem. 2008. V. 44. N 5. P. 575‒578. https://doi.org/10.1134/S102319350805011X].
  15. Шеина Л. В., Карасева Е. В., Колосницын В. С. Физико-химические свойства растворов перхлората натрия в сульфолане // Журн. физ. химии. 2021. T. 95. C. 780‒786. https://doi.org/10.31857/S0044453721050241 [Sheina L. V., Karaseva E. V., Kolosnitsyn V. S. Physical and chemical properties of sodium perchlorate solutions in sulfolane // Russ. J. Phys. Chem. A. 2021. V. 95. N 5. P. 983–989. https://doi.org/10.1134/S003602442105023X].
  16. Karaseva E. V., Kuzmina E. V., Kolosnitsyn D. V., Shakirova N. V., Sheina L. V., Kolosnitsyn V. S. The mechanism of effect of support salt concentration in electrolyte on performance of lithium-sulfur cells // Electrochim. Acta. 2019. V. 296. P. 1102‒1114. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.11.019
  17. Senoh H., Sakaebe H., Sano H., Yao M., Kuratani K., Takeichi N., Kiyobayashi T. Sulfone-based electrolyte solutions for rechargeable magnesium batteries using 2,5-dimethoxy-1,4-benzoquinone positive electrode // J. Electrochem. Soc. 2014. V. 161. P. A1315‒A1320. https://doi.org/10.1149/2.0531409jes
  18. Mandai T., Yao M., Sodeyama K., Kagatsume A., Tateyama Y., Imai H. Toward improved anodic stability of ether-based electrolytes for rechargeable magnesium batteries // J. Phys. Chem. C. 2023. V. 127. P. 10419‒10433. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c01452
  19. Copeland L. E., Bragg R. H. The hydrates of magnesium perchlorate // Thermochim. Acta. 1954. V. 58. N 12. P. 1075–1077. https://doi.org/10.1021/j150522a007
  20. Bradley D., Williams G., Lawton M. Drying of organic solvents: Quantitative evaluation of the efficiency of several desiccants // J. Org. Chem. 2010. V. 75. P. 8351–8354. https://doi.org/10.1021/jo101589h
  21. Mahdi T., Ahmad A., Nasef M., Ripin A. State-of-the-art technologies for separation of azeotropic mixtures // Sep. Purif. Rev. 2015. V. 44. P. 308–330. https://doi.org/10.1080/15422119.2014.963607

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Thermograms of Mg(ClO4)2 nH2O. 1 — initial salt; 2 — recrystallized and dried salt at 150°C; 3 — salt dried at 250°C.

Download (75KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. UV absorption spectrum of Mg(ClO4)2 in sulfolane. 1 — sulfolane, 2 — electrolyte 0.685 M Mg(ClO4)2 in sulfolane with benzene, 3 — electrolyte 0.685 M Mg(ClO4)2 in sulfolane after azeotropic distillation of the benzene-water mixture.

Download (84KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences