22581

سنتز و مشخصه يابي فوم متخلخل كربني نيتروژن دار حاصل از ملامين با استفاده از نمك نيترات روي به عنوان ايجاد كننده حفرات

كارشناسي ارشد

نانو فناوري - نانو مواد

1396

1399/07/14

دكتر حسين بنا متجدد امروز

فناوري هاي نوين

فومهاي كربن ميكرو و مزومتخلخل سلسله مراتبي عامل دار شده با نيتروژن و اكسيژن با استفاده از پيروليز يك فوم اوليه حاوي ملامين و فرمالدئيد به عنوان پيش ماده هاي نيتروژن، كربن و اكسيژن و Zn(NO3)2 6H2O و pluronic F127 به عنوان مولد منافذ ميكرو و مزو سنتز شده اند. مشخصه يابي هاي مختلفي از جمله تجزيه و تحليل گراويمتري حرارتي ، پراش اشعه X ، طيف سنجي Raman، FTIR و طيف سنجي فوتوالكترون اشعه X، جذب و واجذب نيتروژن، اسكن انتشار ميدان و ميكروسكوپ الكتروني عبوري بر روي فوم هاي سنتز شده انجام شد. از نتايج پراش اشعه X و تجزيه و تحليل گراويمتري حرارتي، تأييد شد كه واكنش كربوترمي و از بين رفتن ZnO و همچنين F127 از عوامل اصلي در ايجاد تخلخل در ساختار فوم هستند. مقادير مختلف Zn(NO3)2 6H2O در تركيب اوليه نتايج متفاوتي را در ميزان سطح ويژه (از 334 m2g-1 تا 1176 m2g-1) و حجم منافذ (از 0.17 cm3g-1 تا 0.68 cm3g-1) به همراه دارد. از سطح ويژه و حجم منافذ فوم هاي كربني تهيه شده با استفاده از F127 (334 m2g-1 و 0.17 cm3g-1) و بدون استفاده از F127 (1.02 m2g-1 و 0.01 cm3g-1)، تأييد مي گردد كه مادهF127 براي تشكيل تخلخل در فوم كربن ضروري است. تجزيه و تحليل نتايج فوتوالكترون اشعه X و طيف سنجي FTIR حضور نيتروژن (حدود 1.5%) و اكسيژن (حدود 7.5%) در ساختار فوم كربن سنتز شده را تاييد كرد. نتايج تجزيه و تحليل الكتروشيميايي از جمله ولتامتري سيكلي و تخليه بار گالوانواستاتيك، تشكيل يك ابر خازن دو لايه الكتريكي با ظرفيت تا 137 Fg-1 را تأييد كرد.

1399/08/14

Synthesis and Characterization of Melamine Nitrogen Carbonated Porous Carbon Foam using Zinc Nitrate Salt as a Cavity Builder

10/6/2021 12:00:00 AM

Nitrogen and oxygen co-doped hierarchical micro-mesoporous carbon foams has been synthesized by pyrolyzation treatment of a preliminary foam containing melamine and formaldehyde as nitrogen, carbon and oxygen precursors and Zn(NO3)2.6H2O and pluronic F127 as micro-meso pores generators. Several characterizations including thermal gravimetric analysis, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, FTIR and X-ray photoelectron spectroscopy, N2 adsorption-desorption, field emission scanning and transmission electron microscopy were performed on the prepared foams. From X-ray diffraction and thermal gravimetric analysis results it was confirmed that the carbothermic reaction and elimination of ZnO and also the elimination of pluronic F127 are the main factors for the induction of porosities in the foam structure. Different amounts of Zn(NO3)2.6H2O in the initial composition of the preliminary foam results in the different amounts of specific surface area (from 334 m2.g-1 to 1176 m2.g-1) and pore volumes (from 0.17 cm3.g-1 to 0.68 cm3.g-1). From the specific surface area and pore volumes of carbon foams prepared with (334 m2.g-1 and 0.17 cm3.g-1) and without (1.02 m2.g-1 and 0.01 cm3.g-1) pluronic F127, it was also confirmed that pluronic F127 is essential for the porosity induction in the carbon foam. X-ray photoelectron and FTIR spectroscopy analyses results confirmed the presence of nitrogen (about 1.5 at. %) and oxygen (about 7.5 at. %) in the structure of the synthesized carbon foam. Electrochemistry analysis results including cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge confirmed the formation of an electric double layer supercapacitor with the capacitance as high as 137 Fg-1.