-
شماره ركورد
28663
-
پديد آورنده
مهدي غرابي موسوي
-
عنوان
سنتز و اصلاح چارچوب آلي فلزي نانو متخلخل با گروه عاملي آمين به منظور بهبود نفوذپذيري الكتروليت آبي در كاربرد هاي ابرخازني
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
فيزيك ماده چگال
-
سال تحصيل
1398
-
تاريخ دفاع
1401/7/9
-
استاد راهنما
محسن بابا مرادي -مرتضي مرادي البرزي
-
استاد مشاور
شاكر حاجتي
-
دانشكده
فيزيك
-
چكيده
در اين گزارش براي بهبود رفتار الكتروشيميايي چارچوب فلزي آلي ZIF-8 به منظور استفاده به عنوان ماده فعال الكترود در خازن‌هاي الكتروشيميايي، سطح آن با دو نوع گروه آمين مجزا عامل‌دار شد. در آزمايش‌هاي ساختاري مختلف انجام‌شده بر روي اين محصول، آزمون پراش پرتو ايكس، آزمون ايزوترم جذب و واجذب نيتروژن، ريزنگاري الكتروني روبشي نشر ميداني معلوم شد كه محصول نهايي به‌دست‌آمده يك توده مزومتخلخل است كه توسط يك گروه آمين روي سطح آن عامل‌دار شده است. به عنوان گام بعدي، اين مواد فعال الكترود بر روي بسترهاي فوم نيكل لايه‌بندي شدند و آزمايش‌هاي الكتروشيميايي شامل ولتامتري چرخه‌اي، شارژ و دشارژ گالوانوستاتيك و طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي روي آن‌ها انجام شد. نتايج تست الكتروشيميايي سه الكترودي نشان دهنده اين مطلب بود كه افزودن گروه آميني به سطح الكترود ZIF-8 (كمتر از 3 درصد وزني) رفتار ابرخازني محصول نهايي را بهبود داده و ظرفيت ويژه بار آن را افزايش داده بود.
با توجه به نتايج مطالعات انجام شده، وجود گروه آمينه باعث تسهيل نفوذ يون‌هاي الكتروليت در الكترود شده و در نتيجه نفوذ نقش بيشتري در فرآيند ذخيره بار دارد. يك سلول ابرخازن متقارن با يك الكترود بهينه و يك الكترود كربن فعال بسته شد تا مطالعه كاربردي‌تري روي اين الكترود انجام شود و سلول ابرخازن تحت بررسي‌هاي مختلف الكتروشيميايي قرار گرفت كه در نتيجه يك سل ابرخازن ايجاد شد كه قادر به توليد چگالي توان بالاي 20 kW/kg را در چگالي انرژي 4.16 Wh/kg از خود مي‌باشد. ابرخازن توليد شده از نظر پايداري آزموده شد و نتايج نشان داد كه پس از 2700 سيكل متوالي 80 درصد از ظرفيت اوليه سل باقي مانده است. اين نتايج نشان مي‌دهد كه اين مواد فعال الكترود، پايداري بالايي را در محيط‌هاي بسيار قليايي حفظ مي‌كنند و اين خازن الكتروشيميايي داراي چرخه عمر مناسبي است.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/05/30
-
عنوان به انگليسي
Synthesis and modification of nanoporous metal-organic framework with amine functional group in order to improve the permeability of aqueous electrolyte in supercapacitor applications
-
تاريخ بهره برداري
10/1/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهدي غرابي موسوي
-
چكيده به لاتين
Zeolitic imidazolate framework (ZIF-8) with a unique morphology of ultrathin hexagonal sheets has been synthesized in the present study. To enhance the energy storage capability of this highly porous framework as supercapacitor electrode active material, it has been functionalized with an amine functional group using two different substances; ammonium hydroxide and ethylenediamine (EDA). Then the synthesized active materials have been characterized with X-ray powder diffraction, field emission scanning electron microscope, fourier transform infrared spectroscopy, and nitrogen adsorption-desorption isotherms analysis. Then to evaluate the electrochemical behavior of the synthesized materials, cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy tests were conducted. Ammonium hydroxide-functionalized ZIF-8 (NH4OH/ZIF) provided the best results (116.7 C/g) compared to the EDA-functionalized sample. In order to investigate the practical energy storage behavior of these substances, the asymmetric supercapacitor (ASC) was assembled with NH4OH/ZIF as the cathode and a graphene oxide electrode as the anode. This ASC has performed a maximum power density of 20 kW/kg at the energy density of 4.16 Wh/kg. Furthermore, the ASC showed good capacitance retention of 80% after 2700 charge-discharge cycles.
-
كليدواژه هاي فارسي
ابرخازن , چارچوب آلي-فلزي , عامل‌دار كردن آميني , ZIF-8
-
كليدواژه هاي لاتين
Amine functionalization , Metal-organic framework , Supercapacitor , ZIF-8
-
Author
Mehdi ghorabi mousavi
-
SuperVisor
Mohsen Babamoradi
-
لينک به اين مدرک :
