33276

سنتز و شناسايي نانوساختار سوپرامولكول از هيدروكسيد لايه اي پايه كبالت و ايتريم و بررسي كاربرد آن در زمينه ذخيره انرژ ي

دكتري

علوم و فناوري نانو-نانوشيمي سوپرامولكول

1399

15/12/1403

فرانك منطقي

دكتر زري طهراني

شيمي

در اين پژوهش، هيدروكسيدهاي لاي هاي دو فلزي، سه فلزي و چهار فلزي پايه كبالت و ايتريم با هد بهبود عملكرد ابرخازني سنتز و بررسي شدند. نتايج الكتروشيميايي نشان داد كه افزايش تعداد فلزان در ساختار هيدروكسيدهاي لاي هاي موجب بهبود ظرفيت ويژه، رسانايي الكتريكي و پايداري چرخهاي آ نها ميشود. در مقايسه نمون هها، ظرفيت ويژه هيدروكسيد لاي هاي دو فلزي 842 فاراد بر گرم، سه فلزي 2140 فاراد بر گرم و چهار فلزي 6153 فاراد بر گرم، در چگالي جريان 1 آمپر بر گرم به دست آمد كه نشا ندهنده بهبود چشمگير عملكرد با افزايش تعداد فلزان است. هيدروكسيد لاي هاي چهار فلزي بالاترين عملكرد را نشان داد كه اين امر به دليك ه مافزايي بين فلزان و افزايش تعداد مراكز فعال در ساختار آن است. در مراله بعد، ب همنظور ارتقاي بيشتر خوا الكتروشيميايي، هيدروكسيد لاي هاي چهار فلزي با اتصالدهنده سوپرامولكولي به نا م ن 3 - كلروپروپيك تريمتوكسيسيلان و چارچوب فل ز-آل ي ZIF-67 تركي ب شد. اين تركيب ساختار منجر به بهبود خوا سطحي، افزايش تعداد مكانهاي فعال و تسهيك انتقال الكترون و يون گردي د. بررسي عملكرد ابرخازني اين كامپوزيت در مقايسه با اجزاي تشكيكدهنده آن نشان داد كه ه مافزايي بين ZIF-67 و هيدروكسيد لاي هاي، منجر به افزايش ظرفيت ويژه، نرخ پاسخ سريعتر و بهبود پايداري چرخهاي شده است. افزو ن بر اين، تمامي مواد در يك سيستم دو الكترودي نيز مورد بررسي ورار گرفتند كه در اين شراي ، ماده لايهاي دو فلزي يك لامپ LED را تا 45 اانيه ، ماده سه فلزي تا 110 اانيه و ماده چها ر فلزي، يك لامپ LED با ولتاژ 3 ولت و رنگ آبي را به مدن 210 اانيه روشن كردند . نتايج اين پژوهش نشا ندهنده پتانسيك بالاي اين مواد در توسعه ابرخاز نهاي با كارايي بالا براي كخير هسازي انرژي پايدار و پيشرفته است .

1404/01/31

Synthesis and Identification of a Supramolecular Nanostructure of Cobalt and Yttrium Nanostructure and Studying its Application in the Field of Energy Storage

2/3/2026 12:00:00 AM

In this research, layered bimetallic, trimetallic and tetrametallic hydroxides based on cobalt and yttrium were synthesized and investigated with the aim of improving supercapacitor performance. Electrochemical results showed that increasing the number of metals in the structure of layered hydroxides improves their specific capacity, electrical conductivity and cyclic stability. Comparing the samples, the specific capacity of bimetallic layered hydroxide was 842 F/g, trimetallic 2140 F/g, and four metallics was 6153 F/g, at a current density of 1 ampere/g, which indicates a remarkable improvement in performance with the increase in the number of metals. The four-metal layered hydroxide showed the highest performance, which is due to the synergy between the metals and the increase in the number of active centers in its structure. In the next step, in order to further improve the electrochemical properties, four-metal layered hydroxide was combined with a supramolecular linker named (3-chloropropyl)trimethoxy-silane and ZIF-67. Examining the supercapacitor performance of this composite compared to its constituents showed that the synergy between ZIF-67 and layered hydroxide has led to an increase in specific capacity, a faster response rate, and improved cyclic stability. In addition, all the materials were examined in a two-electrode system, and in these conditions, the bi-metallic layer material lit an LED lamp for 45 seconds, the tri-metallic material for 110 seconds, and the four-metallic material lit an LED blue lamp with a voltage of 3 volts for 210 seconds. The results of this research show the high potential of these materials in the development of high-performance supercapacitors for sustainable and advanced energy storage.

هيدروكسيد لايه دوگانه؛ چارچوب فلز آلي؛ كخير هساز انرژي؛ ابرخازن

layered double hydroxide; metal-organic framework; energy storage; supercapacitor

Edris Jamshidi

Faranak Manteghi