Анотація до роботи:

Євтух А.А. Взаємодія інтеркальованого в графіт літій флуориду з електроноакцепторними реагентами-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01- неорганічна хімія.- Український державний хіміко-технологічний університет. Дніпропетровськ, 2004.

Дисертацію присвячено вивченню основних закономірностей взаємодії інтеркальованого у графіт літій флуориду з електроноакцепторними реагентами. Для досягнення поставленої мети було визначено стан літій флуориду в графітовій матриці. Встановлено, що літій флуорид у графіті знаходиться у вигляді димерних молекул звернених іонами літію у бік графенових шарів. Проведено квантовохімічні розрахунки термодинамічних параметрів процесів, що протікають у системі LiF-ЕF_x.

Встановлено вплив різноманітних чинників на процес деінтеркаляції літій флуориду водними і неводними розчинами кислот. Розроблено способи одержання літій тетрафлуороборату та електролітів на основі флуорокомплексних солей літію з використанням у якості вихідної сировини інтеркальованого літій флуориду.

1. З використанням хімічного аналізу, рентгенографії а також розрахунків електронної і просторової структури кластерів складу [C(LiF)_x]_n показано, що в результаті інтеркаляції іонів літію в поліфлуорокарбон відбувається утворення димерів Li₂F_2, а також нанорозмірних прошарків кристалічних граток літій флуориду, звернених катіонами в напрямку атомів карбону.

2. У наближенні моделювання графенових прошарків молекулами нафталену, пірену або коронену розраховані ентальпії взаємодії літій флуориду з карбоном, обумовленого частковим перебігом p-електронної густини ароматичних кілець на доступні орбітали іонів Li⁺. Зроблено висновок щодо перспективністі використання електроноакцепторних реагентів для деінтеркаляції літій флуориду з відпрацьованих катодних мас літієвих батарей.

3. Методами ЯМР ¹⁹F і хімічного аналізу досліджена кінетика взаємодії водних розчинів низки кислот із інтеркальованим у графіт літій флуоридом. Встановлено двостадійний характер процесу, а також наявність кореляції між початковою швидкістю і кислотними властивостями реагентів. Показано особливу роль флуороборатної кислоти.

4. Проведено систематичне вивчення впливу ряду факторів (концентрації, температури, співвідношення реагентів, фторного числа) на швидкість деінтеркаляції LiF із графіту розчинами тетрафлуороборатної кислоти. Висловлено гіпотези щодо механізму різних стадій процесу.

5. Методами компонентного аналізу, ЯМР ⁷Li а також із використанням розрахунків ab initio і МПДП-2 вивчена взаємодія флуоровмісних кислот Льюісу, (BF₃, PF₅, AsF₅) із інтеркальованим у графіт літій флуоридом в середовищі 1,2-діметоксиетану. Показана наявність кореляції між електроноакцепторними властивостями реагентів, швидкостями деінтеркаляції і ентальпіями утворення проміжних продуктів. Встановлено, що швидкістьлімітуючою стадією процесу виступає електрофільна атака кислоти на фрагмент кристалічної гратки інтеркальованого літій флуориду.

6. Показано, що отримані термодинамічні параметри процесів приєднання ЕF_х до LiF можуть бути використані в термохімічних циклах, що включають відомості про ентальпії термолізу комплексних флуоридів, що відкриває можливість проводити оцінку ентальпій їх сублімації. Вперше розрахована ентальпія сублімації літій тетрафлуороборату: DН_LiВF4 = -167,02 ± 1,3 кДж/моль.

7. На основі виконаних досліджень розроблений ряд способів і технологічна схема утилізації катодних матеріалів літієвих батарей системи Li/LiBF₄-ГБЛ/(CFx)_n. Одержаний у результаті переробки цих матеріалів літій тетрафлуороборат успішно випробуваний в літієвих батареях з поліфлуорокарбоновим катодом.

Публікації автора:

1. Evtukh A. A. , Plakhotnyk V. N. Processes of deintercalation of lithium fluoride out of exhausted cathode materials of lithium batteries // New Trends in Intercalation Compounds for Energy Storagy / Edited by c. Julien. -2002. Vol. 61. -p. 619-622.

2. Плахотник В.Н., Евтух А.А., Товмаш Н.Ф. Утилизация отработанных батарей системи Li/LiBF4-GBL/(CFx)n // Электрохимическая энергетика. -2002. Т. 2, № 3. -с. 136-139.

3. Євтух А.А., Плахотник В.М., Пінчук В., Кокунов Ю., Привалов В. Фізико-хімічні основи утилізації відпрацьованих батарей системи Li/LiBF4-GBL/(CFx)n // Вісник Львівського університету.- 2002.Т.1, № 42.-с. 219-221.

4. Plakhothyk V.N., Tovmash N.F., Evtukh A.A., Soroka N.E., Frolov V.P., Oreshkin A.M., Stromtsova L.A., Plakhotnyk A.V. Concept and physicochemical bases of lithium battery recycling comprising aprotic electrolytes // Energy and the Environment / Edited by C. Brebbia & I. Sakellaris. -2003. -p. 277-282.

5. Плахотник В.Н., Евтух А.А., Россихин В.В., Кокунов Ю.В., Плахотник А.В. Кинетика и механизм взаимодействия интеркалированного в графит фторида лития с кислотами Льюиса в 1,2-диметоксиэтане // Украинский химический журнал.-2003. Т.69, № 12.-с. 78-81.

6. Plakhotnyk V.N., Evtukh A.A., Gavrichev K.S., Rossikhin V.V. Thermodynamics of processes of transformations in system LiF-BF₃ // Advanced Inorganic Fluorides: ISIF-2003.-Novosibirsk (Rossia), 2003.- pp. 195-197.

7. Патент № 50412 А Україна, МПК Н0М 12/00. Спосіб утилізації відпрацьованого катода літієвих джерел струму / Плахотник В.М., Євтух А.А., Товмаш Н.Ф. (Україна); № 2002010115; Заявл. 03.01.2002; Опубл. 15.10.2003; Бюл. № 10.-2с.

8. Патент № 59604 А Україна, МПК Н0М 12/00. Спосіб утилізації відпрацьованного катода літієвих джерел струму / Плахотник В.М., Євтух А.А., Товмаш Н.Ф. (Україна); № 2002 107919; Заявл. 04.10.2002; Опубл. 15.09.2003; Бюл. № 9-2с.

9. Патент № 61296 А Україна, МПК Н01 М 6/16. Спосіб отримання електроліту для літієвих джерел струму / Плахотник В.М., Євтух А.А., Товмаш Н.Ф. (Україна); № 20021210507; Заявл.24.11.2002; Опубл.17.11.2003; Бюл. № 11.-2с.

10. Евтух А.А. Изучение взаимодействия фторида лития с водными растворами борфтористоводородной кислоты // Труды III региональной конференции молодых ученых и студентов по актуальным вопросам химии.-Днепропетровск: ДНУ.-2001.-с. 67.

11. Евтух А.А., Шевченко Л.В., Подольная Т.В. Взаимодействие BF₃ с фторидом лития, интеркалированным в углеродную матрицу // Труды IV региональной конференции молодых ученых и студентов по актуальным вопросам химии.-Днепропетровск: ДНУ.-2002.-с. 128.

12. Плахотник В.Н., Meshry D. Фролов В.П., Орешкин А.М., Андрюков Р.А., Евтух А.А., Сорока Н.Е., Гуливец И.Л., Товмаш Н.Ф., Плахотник А.В. Экологические аспекты утилизации литиевых батарей системы ФУЛ // Труды VII Международной конференции ”Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах”.-Саратов.-2002.- с 134.

13. Евтух А.А., Гненная Н.Ф., Шевченко Л.В. Обезвреживание отработанных литиевых источников тока // Материалы Молодежной научной конференции “ Окружающая среда XXI”.- Днепропетровск: НИПП АН Украины.-2002.-с.11. Деп. в ДНТБ Украины 02.06.03, № А77-УК 2003.

14. Евтух А.А, Плахотник А.В., Кокунов Ю.В., Плахотник В.Н. Комплексообразование в системах, включающих интеркалированный в графит фторид лития - экологический аспект // Тезисы докладов XXI Международной Чугаевской конференции по координационной химии.- Киев,2002.-с.250.

15. Evtukh A. A., Plakhotnyk V. N. Use exhausted lithium batteries of system Li/LiBF₄- g-BL/(CFx)n for reception electrolytes// 4-th International conference Advanced Batteries and Accumulators.-Brno (Czech Republic).-2003.-p. 17-18.

16. Евтух А.А., Шевченко Л.В., Гненная Н. В. Получение фторкомплексных солей лития из вторичных материалов // Труды V региональной конференции молодых ученых и студентов по актуальным вопросам химии.-Днепропетровск: ДНУ.-2003.-с. 74.