پارسا ابراهيمي زكي

Optimizing Mn:Co ratios in CoxMn3-xO4 spinels via reverse co-precipitation with Hexamine for ORR an‎d supercapacitor applications

در اين پژوهش، با هدف بهبود ويژگيهاي الكتروشيميايي و ذخيرهسازي انرژي اسپينلهاي كبالت-منگنز، سنتز اين تركيب به روش رسوب معكوس همزمان با استفاده از عامل رسوبدهندهي هگزامين انجام شد. اين روش به دليل امكان كنترل دقيق تركيب شيميايي، يكنواختي مورفولوژي و توليد ساختارهاي نانومتري، از جمله روشهاي كارآمد براي توليد مواد فعال در سيستمهاي ذخيرهسازي انرژي محسوب ميشود. علاوه بر اين، تأثير نسبت مولي منگنز به كبالت در بهينهسازي خواص الكتروشيميايي بررسي شد تا تأثير اين پارامتر بر عملكرد نهايي ماده مشخص گردد. نانوپودرهايي با نسبت مولي پيشماده منگنز به كبالت: ،0/5 2 ،1و 3در يك محلول آبي حاوي هگزامين بهعنوان عامل رسوبدهنده در دماي 80درجه سانتيگراد به مدت 4ساعت سنتز شدند. بهمنظور تشكيل نهايي فاز اسپينلي، نانوپودرهاي سنتزشده در دماي 750درجه سانتيگراد به مدت 5ساعت تكليس شدند. براي ارزيابي دقيق ويژگيهاي پودرهاي سنتزشده، آزمونهاي ساختاري شامل آناليز پراش پرتوي ايكس و تصويربرداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي و همچنين آزمونهاي الكتروشيميايي شامل ولتامتري چرخهاي، شارژ-دشارژ در چگالي جريان ثابت و طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي روي نمونهها انجام شد. نتايج نشان داد كه نسبت مولي پيشماده منگنز به كبالت در مرحله رسوب معكوس، نقش كليدي در همرسوبي هيدروكسيدهاي اين دو فلز دارد بهطوري كه هم- رسوبي كامل در نسبت پيشماده منگنز به كبالت: 3حاصل شد. همچنين نتايج آناليز پراش پرتوي ايكس نشان داد كه فاز اسپينلي Co3Mn3-xO4تشكيلشده كاملا به نسبت پيشماده منگنز به كبالت مرتبط است. فاز Co2MnO4و فاز CoMn2O4در نسبتهاي پيشماده منگنز به كبالت: 1و 2بهترتيب شناسايي شدند. رفتار الكتروشيميايي نانوپودرهاي اسپينلي سنتزشده به محتواي منگنز موجود در ساختار اسپينل وابسته است. بهترين رفتار از نقطه نظر ذخيره انرژي و ظرفيت ويژه براي ساختار اسپينلي CoMn2O4تشكيلشده در اين پژوهش مشاهده شد كه ظرفيتي معادل 550فاراد بر گرم در آزمون ولتامتري چرخهاي در نرخ روبش 1ميليولت بر ثانيه و 496فاراد بر گرم در آزمون شارژ-دشارژ در چگالي جريان ثابت 1آمپر بر گرم براي اين ماده محاسبه گرديد. بررسي اين ماده اسپينلي در آزمون شارژ-دشارژ در چگالي جريانهاي مختلف نشان داد كه رفتار باتري-گونه اين ماده تا چگالي جريان 9آمپر بر گرم حفظ ميشود اگر چه ظرفيت ذخيره انرژي در چگالي جريانهاي بالا افت شديدي دارد. بررسي امپدانس الكتروشيميايي اين تركيبات نشان داد كه مكانيزم غالب در ذخيره انرژي در اين مواد مكانيزم نفوذ يون به داخل ساختار اسپينلي است

اسپينل كبالت منگنز , رسوب معكوس , هگزامين , رفتار باتري-گونه , ابرخازن , الكتروشيمي , سنتز , نانو ذره