28186

سنتز و شناسايي كامپوزيتي از هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه CoAl-LDH و بررسي كاربرد آن در ابرخازن ها

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي معدني

1399

1401/11/24

فرانك منطقي

شيمي

در گزارش حاضر، براي بهبود رفتار الكتروشيميايي هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه -LDHCoAl جهت استفاده به عنوان ماده فعال الكترودي در ابرخازن‌هاي الكتروشيميايي، باZIF-67 تركيب شده و كامپوزيتCoAl-LDH /ZIF-67 تهيه شد. نتايج آزمون‌هاي ساختارشناسي مختلف مانند آزمون پراش پرتو ايكس، ريزنگاري الكتروني روبشي نشر ميداني و آناليز نقشه برداري عنصري انجام شده بر روي اين محصول نشان داد كه محصول نهايي به دست آمده، تركيب كامپوزيتيCoAl-LDH/ZIF-67 با موفقيت تهيه شد. در ادامه، CoAl-LDH وZIF-67 و كامپوزيت حاصل از آن‌ها به عنوان ماده فعال الكترودي، روي بستر فوم نيكل لايه نشاني شدند و آزمون هاي الكتروشيميايي كه شامل ولتامتري چرخه اي، شارژ و تخليه شارژ گالوانوستاتيكي و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي است، بر روي آن‌ها انجام گرفت. مطالعات صورت گرفته نشان داد كه حضور ZIF-67 باعث تسهيل نفوذ يون‌هاي الكتروليت در الكترود شده و سهم نفوذ در فرآيند ذخيره بار را افزايش داده است. الكترودCoAl-LDH/ZIF-67 ظرفيت خازني ويژه بالاي F/g 7/702 را نشان داد. افزايش مقدار ظرفيت ويژه بار كامپوزيت كه حاصل نتايج آزمون‌هاي الكتروشيميايي پيل سه الكترودي است، نشان مي‌دهد كه كامپوزيتCoAl-LDH/ZIF-67 رفتار ابرخازني هريك از اجزا را بهبود مي‌دهد. همچنين قابليت نرخ مطلوب (نمودار ظرفيت ويژه بر حسب چگالي جريان) براي الكترود كامپوزيت 8/73٪ به¬دست آمد. به طور كلي اين پژوهش يك رويكرد ساده براي بهبود عملكرد ذخيره‌سازي انرژي مواد مبتني بر LDH ارايه مي‌كند.

1402/02/15

Synthesis and characterization of a composite of CoAl-LDH layered double hydroxide and its application in supercapacitors

2/13/2024 12:00:00 AM

In this report, the electrochemical performance of CoAl-LDH as an electroactive material in electrochemical supercapacitors was improved by combining with ZIF-67 and preparing the CoAl-LDH/ZIF-67 composite. The structure and morphology of CoAlLDH, ZIF-67 and CoAlLDH@ZIF-67 composite were represented by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scaning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive X-ray (EDX)microanalysis.The electrochemical characteristics of as prepared electrodes such as cyclic voltammetry curve (CV), galvanostatic charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were tested on electrodes. Studies have shown that ZIF-67 facilitates the entry of electrolyte ions into the electrode. CoAl-LDH/ZIF-67 electrode showed high specific capacitance; 702.7 F/g F/g in 1A/g. The results of the electrochemical tests of three-electrode cells is an increase in the specific capacitance of the composite and shows that the CoAl-LDH/ZIF-67 composite improves the supercapacitor behavior of each component. Also, the capacitance retention (specific capacity according to current density) was obtained for the composite electrode of 73.8%. Besides, Based on cycling, the results showed 71.7% capacitance retention after 5000 cycles. This work provides a simple strategy to improve the rate capability and energy storage performance of LDH-based materials

چارچوب ايميدازول زئوليتي , هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه , كامپوزيت

zeolitic imidazolate framework , layered double hydroxide , composite

Atefe Koohdar

Dr. Faranak Manteghi