25535

سنتز كامپوزيت سولفيد نيكل/سولفيد مس به روش شيميايي و ارزيابي خواص آن به عنوان ابرخازن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد-استخراج فلزات

1400

1400/7/21

دكتر سميه اعلم الهدي-دكتر محمد شيخ شاب بافقي

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش كامپوزيت سولفيد نيكل/سولفيد مس با روش احتراق محلولي سنتز شده و عملكرد الكتروشيميايي آن¬ها به عنوان ماده الكترودي ابرخازن¬ها مورد بررسي قرار گرفت. براي سنتز كامپوزيت سولفيد نيكل/سولفيد مس از سوخت¬هاي تيواوره و تيواستاميد به تنهايي و همچنين از مخلوط سوخت¬هاي تيواوره/اوره، تيواوره/تيواستاميد و تيواستاميد/گلايسين استفاده شد. روش احتراق محلولي، روشي ساده، تطبيق پذير، مقرون به صرفه از لحاظ زمان و انرژي است. مشخصه يابي پودرهاي سنتز شده با آناليزهاي پراش پرتو ايكس(X-ray Diffraction)، حرارتي(TGA/DTA)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (Field Emission Scanning Electron Microscopy)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (Transmission Electron microscopy) و آناليز تعيين سطح ويژه(Brunauer Emmett-Teller) انجام شد. نتايج اين آناليزها تشكيل كامپوزيت¬هاي مختلف سولفيد نيكل و سولفيد مس مانند NiS2/CuS، NiS2/Cu2S، NiS2/Cu51S27، NiS2/Cu7.20S4، NiS/Cu7.20S4، Ni3S2/Cu2S، NiS/Cu7.19S4، NiS/CuS با مورفولوژي¬هاي مختلف را با تغيير مقادير سوخت¬هاي مختلف نشان داد. بررسي عملكرد الكتروشيميايي پودرهاي سنتز شده با تست¬هاي ولتامتري چرخه¬اي(Cylic Voltammogram) ، پتانسيو گالوانو استاتيك شارژ –دشارژ(Galvanostatic charge discharge) ، طيف امپدانس الكتروشيميايي(Electrochemical Impedance spectroscopy) انجام شد. بر اساس نتايج تست ولتامتري چرخه¬اي حضور پيك¬هاي رفت برگشت در نمودار ولتامتري چرخه¬اي نشان دهنده اين است كه قابليت ذخيره انرژي براي ماده وجود دارد كه اين پيك¬ها در همه¬ي نمونه¬ها مشاهده شد. پس از بررسي ريز ساختارهاي حاصل، خواص الكتروشيميايي پودرهاي سنتز شده بررسي شد كه در تمامي حالت¬ها با افزايش نسبت سوخت اندازه ذره نيز افزايش يافته است و مساحت سطح ويژه و ظرفيت ويژه كاهش يافته است. بر اساس نتايج تست پتانسيو گالوانو استاتيك شارژ-دشارژ بهترين ظرفيت ويژه براي نمونه¬هاي سنتز شده تيواستاميد/ گلايسين در نسبت هاي مولي 3، 2 و 33/1 به ترتيب 581، 400 و Fg-1639 اندازه¬گيري شد. بر اساس نتايج تست طيف امپدانس الكتروشيميايي براي بهترين نمونه از نظر ظرفيت ويژه پارامترهاي Rs (مقاومت محلول)، Rct (مقاومت در برابر مبادله الكترون)، Wo (ضريب واربرگ و مقاومت نفوذ) و CPE (جز ثابت فلزي) به ترتيب Ω 92/1، Ω 21/0، Ω 25 و F88/0 اندازه¬گيري شد كه نشان از هدايت خوب ماده سنتز شده دارد. نتيجه تست BET نيز براي بهترين نمونه از نظر ظرفيت ويژه m2/g37/30 اندازه¬گيري شد.

1400/08/29

Synthesis of nickel sulfide / copper sulfide composite by chemical method and evaluation of its properties as a supercapacitor.

10/13/2022 12:00:00 AM

In this study, nickel sulfide / copper sulfide composites were synthesized for the first time by solution combustion method and their electrochemical performance as electrode material of supercapacitors was investigated. For the synthesis of nickel sulfide / copper sulfide composite, thiourea and thioacetamide fuels alone were used, as well as a mixture of thiourea / urea, thiourea / thioacetamide and thioacetamide / glycine. The solution combustion method is a simple, adaptable, time-consuming and energy-efficient method. The synthesized powders were characterized by XRD, Thermal analysis, FESEM, TEM and BET analysis. The results of these analyzes are the formation of various composites of nickel sulfide and copper sulfide such as NiS2/CuS, NiS2/Cu2S, NiS2/Cu51S27, NiS2/Cu7.20S4, NiS/Cu7.20S4, Ni3S2/Cu2S, NiS/Cu7.19S4, NiS/Cu7.19S4, NiS/CuS showed different morphologies by varying the amount of different fuels. The electrochemical performance of the synthesized powders was investigated by cyclic voltammetry (CV) tests, galvanostatic charge-discharge potential (GCD), and electrochemical impedance spectrum (EIS). Based on the results of the cyclic voltammetry test, the presence of reciprocating peaks in the cyclic voltammetric diagram indicates that there is a potential for energy storage for the material, which was observed in all samples. Based on the results of galvanostatic charge-discharge potential test, the best specific capacity for the synthesized samples of thioacetamide / glycine in 3, 2 and 1.33 molar ratios of Fg-1581, Fg-1400 and Fg-1639 were measured, respectively. . Based on the results of electrochemical impedance spectrum test for the best sample in terms of specific capacity, the parameters Rs (solution resistance), Rct (resistance to electron exchange), CPE (except metal constant) and Wo (Warburg coefficient and penetration resistance) are 1.92, respectively. , 0.2189, 25 and 0.88 were measured, which indicates good conductivity of the synthesized material. The result of BET test was also measured for the best sample in terms of specific capacity of 30.3781 m2/g.

كامپوزيت سولفيد نيكل/سولفيد مس , سنتز احتراق محلولي , ابرخازن , خواص الكتروشيميايي

Nickel sulfide / copper sulfide composite , solution combustion synthesis , supercapacitor , electrochemical properties