28812

بررسي اثر افزودن سورفكتانت بر ساختار، ريزساختار و خواص الكتروشيميايي ماده NiCo2O4 سنتز شده به روش هيدروترمال

ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1402

1402/6/19

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه- خانم دكتر سميه اعلم الهدي

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش نيكل كبالتيت با استفاده از اگزاليك اسيد و پيش ماده هاي نيتراتي به روش هيدروترمال در دماي 120 درجه به مدت 3ساعت، سنتز شده و اثر مقدار و نوع سورفكتانت 2 و 4 ميلي مول (CTAB، SDS و PVP) بر ساختار ريزساختار و خواص الكتروشيميايي آن بررسي شد. به منظور بررسي خواص پودرهاي سنتز شده، از الگو پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ولتامتري چرخه اي، شارژ تخليه گالوانواستاتيك، امپدانس وBET مورد استفاده قرار گرفت. نتايج الگو پراش پرتو ايكس نشان داد در همه‌ي نمونه‌ها، نيكل كبالتيت تشكيل شده است و در نمونه CTAB2 مقداري ناخالصي NiO ايجاد شد. در نمونه SDS2 ، ناخالصي CoSO4 و در نمونه ي SDS4 مقداري ناخالصي Na2Ni(SO4)2 مشاهده شد. با بررسي ريزساختار نمونه‌ها، نشان داده شد كه بر اساس نوع و مقدار سورفكتانت مورد استفاده در سنتز، مورفولوژي ذرات پودر تغيير مي‌كند و ريزساختار آن از نانو ذرات ستوني شكل كه بدون استفاده از سورفكتانت سنتز شده است به نانو ذرات ميله‌اي، سوزني، مكعبي متخلخل و اسفنجي تغيير شكل پيدا كردند. بررسي‌ها نشان داد در اكثر موارد ظرفيت الكتروشيميايي نيكل‌كبالتيت از 981 فاراد بر گرم در چگالي جريان يك آمپر بر گرم، با افزودن سورفكتانت افزايش يافته است. اما نمونه‌ي SDS2 به دليل ريزساختار آگلومره و حاوي ناخالصي CoSO4 ظرفيت 553 فاراد بر گرم در چگالي جريان يك آمپر بر گرم از خود نشان داد. بيشترين ظرفيت ويژه الكتروشيميايي در اين پژوهش با مقدار 2717 فاراد بر گرم را در چگالي جريان يك آمپر بر گرم، مربوط به نمونه ي PVP4 بوده است اين ظرفيت ويژه‌ي بالا به دليل عدم وجود ناخالصي در الگو پراش پرتو ايكس و مورفولوژي نانو ميله‌اي بلند در آن بوده است. با مقايسه‌ي آزمون BET نمونه‌ي بدون سورفكتانت و نمونه‌ي PVP4، حجم كل تخلخل دو برابر شده‌است و سطح ويژه ي آن از مقدار 3/36 به مقدار 7/67 مترمربع بر گرم رسيده است.

1402/07/04

Investigating the effect of surfactant addition on the structure, microstructure and electrochemical properties of NiCo2O4 material synthesized by hydrothermal method

9/9/2024 12:00:00 AM

In this research, nickel cobaltite was synthesized using oxalic acid and nitrate precursors by hydrothermal method and the effect of amount and type of surfactant 2 and 4 mmol (CTAB, SDS, and PVP) on its microstructure and electrochemical properties was investigated. X-ray diffraction spectroscopy, scanning electron microscopy, cyclic voltammetry, galvanostatic discharge charge, impedance, and BET were used to investigate the properties of the synthesized powders. The results of the X-ray diffraction pattern showed that nickel cobaltite was formed in all the samples and some NiO impurity was created in the CTAB2 sample. In the SDS2 sample, CoSO4 impurities and in the SDS4 sample some Na2Ni(SO4)2 impurities were observed. By examining the microstructure of the samples, it was shown that based on the type and amount of surfactant used in the synthesis, the morphology of the powder particles changes, and its microstructure changes from columnar nanoparticles synthesized without the use of surfactant to porous rod, needle, and cube nanoparticles. And the sponge changed shape. Investigations showed that, in most cases, the electrochemical capacity of nickel cobaltite increased from 981 F/g at a current density of one ampere per gram, with the addition of surfactant. However, the SDS2 sample showed a capacity of 553 F/g due to its agglomerate microstructure and containing CoSO4 impurity at a current density of 1 ampere/gram. The highest electrochemical-specific capacity in this research with a value of 2717 F/g at a current density of one ampere per gram was related to the PVP4 sample. This high specific capacity is due to the absence of impurities in X-ray diffraction spectroscopy and long nanorod morphology. By comparing the BET test of the sample without surfactant and the PVP4 sample, the total volume of porosity has doubled and its specific surface area has increased from 36.3 to 67.7 m2/g.

هيدروترمال , ابرخازن , سورفكتانت , نيكل كبالتيت

Supercapacitor , hydrothermal , surfactant , NiCo2O4

Seyydeh Parisa Ghaemi Baboli

Dr. Seyyed Morteza Masoudpanah Dr. Somayeh Alamolhoda