17767

17767

عامل دار كردن گرافن با نمك نيتروفنيل دي آزونيوم و مطالعه كارايي آن به عنوان ماده الكترودي در ابرخازن

كارشناسي ارشد

شيمي فيزيك

خرداد 1396

دكتر سيد مرتضي موسوي خوشدل

دكتر سهيلا جواديان

شيمي

در اين پژوهش، گرافن اكسايد (GO) با روش هامر سنتز شد و سپس با استفاده از هيدرازين هيدرات به گرافن (rGO) كاهش يافت. عامل¬دار كردن گرافن با نمك¬هاي 4-نيتروفنيل دي¬آزونيوم و 4،2-دي-نيتروفنيل هيدرازين انجام شده است. مـواد سنتز شده با استـفاده از تسـت¬هاي شناسـايي تبديل فوريه مادون قرمز (FT-IR)، طيف سنجي رامان (Raman spectroscopy) و آناليز توزين حرارتي (TGA) مورد بررسي قرار گرفته است. مورفولوژي و ساختار مواد سنتز شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. رفتار الكتروشيميايي و خازني گرافن عامل¬دار شده با نمك 4-نيتروفنيل دي¬آزونيوم (NP-rGO) با استفاده از روش¬هاي ولتامتري چرخه¬اي، شارژ-دشارژ گالوانواستاتيك و طيف سنجي امپدانس (Impedance spectroscopy) مورد بررسي قرار گرفت. الكترود ساخته شده از NP-rGO در جريان A/g 1/0 ظرفيت 315 F/g را نشان مي¬دهد همچنين در جريان A/g 3 پس از 1000 چرخه شارژ و دشارژ، ظرفيت 1% كاهش مي¬يابد كه اين موضوع نشان دهنده¬ي پايداري بسيار خوب الكترود ساخته شده از گرافن عامل¬دار شده مي¬باشد. به دليل سخت بودن كنترل شرايط عامل¬دار كردن گرافن با نمك دي¬آزونيوم، يك راه آسان¬تر براي عامل-دار كردن گرافن با گروه¬هاي نيتروفنيل ارائه شد كه در اين روش گرافن اكسايد به صورت همزمان و درجا با نمك 4،2-دي¬نيتروفنيل هيدرازين (DNPH-GO) كاهش يافته و عامل¬دار شده است. الكترود ساخته شده از اين ماده در جريان A/g 1/0 ظرفيت F/g 296 را نشان مي¬دهد. همچنين در جريان A/g 3 پس از 1000 چرخه شارژ و دشارژ، ظرفيت 7% كاهش مي¬يابد كه اين موضوع نشان دهنده¬ي پايداري خوب الكترود اين الكترود مي¬باشد.

1396/06/06

1/1/1900 12:00:00 AM

In this research graphene oxide(GO) was synthesized using Hummer method and then it was reduced to graphene(rGO) using Hydrazine hydrate. Functionalization of graphene is done by nitrophenyl diazonium and 2,4-dinitrophenyl hydrazine salts. Synthesized materials were investigated using FTIR, Raman spectroscopy and TGA. Morphology and structure of synthesized materials were investigated using SEM. Electrochemical and capacitive behavior of functionalized graphene with 4-nitropheyl diazonium slat (NP-rGO) were investigated using cyclic voltammetry, galvanic charge-discharge and impedance spectroscopy. Electrode made of NP-rGO shows specific capacity of 315 F/g at a density of 0.1A/g. Also, after 1000 charge-discharge cycles at a density of 3 A/g, capacity decreases 1% that shows a very good stability for the electrode made of functionalized graphene. Because of difficult control condition of graphene functionalization with diazonium salt, a simple method for functionalization of graphene with nitrophenyl is provided. In this method graphene oxide is reduced and functionalized with 2,4-dinitrophenyl hydrazine slat simultaneously and in situ. Electrode made of DNPH-GO shows specific capacity of 296 F/g at a density of 0.1 A/g. Also, after 1000 charge-discharge cycles at a density of 3 A/g, capacity decreases 7% that shows a good stability for electrode.