Published January 22, 2024
| Version v1
Publication
Open
Advancing energy storage and supercapacitor applications through the development of Li+-doped MgTiO3 perovskite nano-ceramics
Description
Abstract Perovskite oxide materials, specifically MgTiO 3 (MT) and Li-doped MgTiO 3 (MTxLi), were synthesized via a sol–gel method and calcination at 800 °C. This study explores the impact of varying Li doping levels (x = 0, 0.01, 0.05, and 0.1) on the crystalline structure and properties of MgTiO 3 . X-ray diffraction analysis revealed a well-defined rhombohedral MgTiO 3 phase. Optical diffuse reflectance measurements provided insights into energy gap values, refractive index, and dielectric constant. Li + doping enhanced the electrical properties of MgTiO 3 , with a notable phase transition observed at 50 °C. The study investigated impedance and AC conductivity under varying temperature and frequency conditions (25–120 °C, 4 Hz to 8 MHz). Electrochemical analysis through cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy confirmed highly electrocatalytic properties for MTxLi, particularly when modified onto screen-printed electrodes. This work not only advances the understanding of Li-doped MgTiO 3 nanostructures but also highlights their significant potential for direct electrochemical applications, particularly in the realm of energy storage.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم تصنيع مواد أكسيد البيروفسكايت المجردة، وتحديدًا MgTiO 3 (MT) و MgTiO 3 (MTxLi) المخدر بالليزر، عبر طريقة سول جل والتكلس عند 800 درجة مئوية. تستكشف هذه الدراسة تأثير مستويات المنشطات المختلفة للي (x = 0 و 0.01 و 0.05 و 0.1) على البنية البلورية وخصائص MgTiO 3 . كشف تحليل حيود الأشعة السينية عن مرحلة MgTiO 3 محددة جيدًا. قدمت قياسات الانعكاس المنتشر البصري رؤى حول قيم فجوة الطاقة، ومؤشر الانكسار، وثابت العزل الكهربائي. عزز المنشطات الليزرية الخواص الكهربائية لـ MgTiO 3 ، مع ملاحظة انتقال طوري ملحوظ عند 50 درجة مئوية. حققت الدراسة في المعاوقة وموصلية التيار المتردد في ظل درجات حرارة وتردد متفاوتة (25–120 درجة مئوية، 4 هرتز إلى 8 ميغاهرتز). أكد التحليل الكهروكيميائي من خلال قياس الجهد الدوري ومطيافية المعاوقة الكهروكيميائية الخصائص الكهروكيميائية العالية لـ MTxLi، خاصة عند تعديلها على الأقطاب الكهربائية المطبوعة على الشاشة. لا يعزز هذا العمل فهم البنى النانوية MgTiO 3 المخدرة بالليزر فحسب، بل يسلط الضوء أيضًا على إمكاناتها الكبيرة للتطبيقات الكهروكيميائية المباشرة، لا سيما في مجال تخزين الطاقة.Translated Description (French)
Des matériaux d'oxyde de pérovskite abstraits, en particulier MgTiO 3 (MT) et MgTiO 3 dopé Li (MTxLi), ont été synthétisés par une méthode sol–gel et calcination à 800 °C. Cette étude explore l'impact de différents niveaux de dopage Li (x = 0, 0,01, 0,05 et 0,1) sur la structure cristalline et les propriétés de MgTiO 3 . L'analyse par diffraction des rayons X a révélé une phase MgTiO 3 rhomboédrique bien définie. Les mesures de réflectance diffuse optique ont fourni des informations sur les valeurs de l'écart d'énergie, l'indice de réfraction et la constante diélectrique. Le dopage au Li + a amélioré les propriétés électriques du MgTiO 3 , avec une transition de phase notable observée à 50 °C. L'étude a étudié l'impédance et la conductivité CA dans différentes conditions de température et de fréquence (25–120 °C, 4 Hz à 8 MHz). L'analyse électrochimique par voltamétrie cyclique et spectroscopie d'impédance électrochimique a confirmé les propriétés hautement électrocatalytiques du MTxLi, en particulier lorsqu'il est modifié sur des électrodes sérigraphiées. Ce travail permet non seulement de mieux comprendre les nanostructures de MgTiO 3 dopées au Li, mais met également en évidence leur potentiel important pour des applications électrochimiques directes, en particulier dans le domaine du stockage d'énergie.Translated Description (Spanish)
Los materiales de óxido de perovskita abstractos, específicamente MgTiO 3 (MT) y MgTiO 3 dopado con litio (MTxLi), se sintetizaron mediante un método de sol–gel y calcinación a 800 °C. Este estudio explora el impacto de los diferentes niveles de dopaje de Li (x = 0, 0,01, 0,05 y 0,1) en la estructura cristalina y las propiedades del MgTiO 3 . El análisis de difracción de rayos X reveló una fase romboédrica de MgTiO 3 bien definida. Las mediciones de reflectancia difusa óptica proporcionaron información sobre los valores de la brecha de energía, el índice de refracción y la constante dieléctrica. El dopaje de Li + mejoró las propiedades eléctricas de MgTiO 3 , con una notable transición de fase observada a 50 °C. El estudio investigó la impedancia y la conductividad de CA en condiciones variables de temperatura y frecuencia (25–120 °C, 4 Hz a 8 MHz). El análisis electroquímico a través de voltametría cíclica y espectroscopía de impedancia electroquímica confirmó propiedades altamente electrocatalíticas para MTxLi, particularmente cuando se modifica en electrodos serigrafiados. Este trabajo no solo avanza en la comprensión de las nanoestructuras de MgTiO 3 dopadas con litio, sino que también destaca su importante potencial para aplicaciones electroquímicas directas, particularmente en el ámbito del almacenamiento de energía.Files
s41598-024-52262-6.pdf.pdf
Files
(4.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c6238c7dcb2f1dac4c3b08cd4ee6e089
|
4.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطوير تخزين الطاقة وتطبيقات المكثفات الفائقة من خلال تطوير سيراميك نانو MgTiO3 بيروفسكايت مخدر بالليثيوم
- Translated title (French)
- Faire progresser les applications de stockage d'énergie et de supercondensateurs grâce au développement de nanocéramiques de pérovskite MgTiO3 dopées au Li+
- Translated title (Spanish)
- Avanzar en el almacenamiento de energía y las aplicaciones de supercondensadores a través del desarrollo de nanocerámicas de perovskita de MgTiO3 dopadas con Li+
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391109032
- DOI
- 10.1038/s41598-024-52262-6
References
- https://openalex.org/W168410365
- https://openalex.org/W2026021495
- https://openalex.org/W2038368420
- https://openalex.org/W2048519524
- https://openalex.org/W2059712597
- https://openalex.org/W2061082910
- https://openalex.org/W2068956479
- https://openalex.org/W2075485464
- https://openalex.org/W2087499724
- https://openalex.org/W2116706420
- https://openalex.org/W2118613768
- https://openalex.org/W2118833095
- https://openalex.org/W2120107837
- https://openalex.org/W2250524910
- https://openalex.org/W2345793861
- https://openalex.org/W2504377385
- https://openalex.org/W2589507475
- https://openalex.org/W2607061058
- https://openalex.org/W2616047921
- https://openalex.org/W2667779318
- https://openalex.org/W2767805612
- https://openalex.org/W2922439163
- https://openalex.org/W2926290194
- https://openalex.org/W2964330105
- https://openalex.org/W2979864423
- https://openalex.org/W3006100324
- https://openalex.org/W3032916692
- https://openalex.org/W3035175676
- https://openalex.org/W3037007693
- https://openalex.org/W3071519468
- https://openalex.org/W3087994987
- https://openalex.org/W3106268314
- https://openalex.org/W3108593860
- https://openalex.org/W3109284891
- https://openalex.org/W3127394936
- https://openalex.org/W3182464781
- https://openalex.org/W3199043906
- https://openalex.org/W3203735585
- https://openalex.org/W3206605106
- https://openalex.org/W4200368499
- https://openalex.org/W4224080063
- https://openalex.org/W4224304545
- https://openalex.org/W4281656259
- https://openalex.org/W4281682950
- https://openalex.org/W4292136504
- https://openalex.org/W4295560699
- https://openalex.org/W4303446553
- https://openalex.org/W4309908697
- https://openalex.org/W4312083376
- https://openalex.org/W4313417491
- https://openalex.org/W4319227712
- https://openalex.org/W4379260427
- https://openalex.org/W4385581810