مطالعه اثر نقص ساختاري و گروه هاي عاملي بر ظرفيت كوانتومي ابرخازن¬هاي برپايه¬ي نانولوله هاي كربني (6,6) و (16,16) به روش محاسبات مكانيك كوانتومي

كارشناسي ارشد

ابرخازن‌ها ازجمله وسيله¬هاي نوين ذخيره¬ي انرژي الكتريكي محسوب مي¬شوند كه بزرگ‌ترين مشكل آن‌ها در مقايسه با باتري، چگالي انرژي پايين آن‌هاست. اين مشكل در ابرخازن¬هاي برپايه¬ي نانولوله¬هاي كربني به¬دليل پايين بودن ظرفيت كوانتومي آن¬ها تشديد مي¬شود به همين دليل امروزه تحقيقات وسيعي جهت ايجاد تغيير در نانولوله¬هاي كربني به منظور افزايش ظرفيت كوانتومي انجام مي¬شود. با توجه به بررسي‌هاي قبلي انجام‌شده، نقص¬هاي ساختاري ازجمله نقص استون-والز و نقص تهي¬جاي¬دوگانه و همچنين عامل¬دار شدن تأثير به سزايي در ساختار الكتروني نانولوله‌هاي كربني دارد. بر همين اساس در اين تحقيق، بررسي تأثير نقص استون-والز و نقص تهي¬جاي¬دوگانه با دو جهت‌گيري متفاوت نوع 1(موازي با محور طولي نانولوله) و نوع 2(عمود بر محور طولي نانولوله) و عامل دار كردن كووالانسي توسط گروه¬هاي عاملي C6H4Cl,C6H4CH3 وCOOHدر نانولوله‌ي كربني آرميچر (6،6) و (16،16) بر روي ظرفيت كوانتومي انجام‌شده است. بررسي‌ها نشان مي¬دهد كه ايجاد نقص در ساختار نانولوله¬ها، موجب گستردگي چگالي حالات در اطراف سطح فرمي شده كه درنتيجه¬ي آن ظرفيت كوانتومي افزايش مي¬يابد كه در هر دو نانولوله جهت¬گيري نوع2 ظرفيت بهتري نسبت به نوع 1نشان مي¬دهد، به‌طوري‌كه ظرفيت كوانتومي از مقدار (F/g) 203 در نانولوله خالص (6،6) به مقدار (F/g) 380 با نقص استون-والز نوع¬2 و (F/g) 493 با نقص تهي¬جاي¬دوگانه نوع¬2 افزايش‌يافته است. همچنين در نانولوله¬ي (16,16) افزايش ظرفيت از مقدار (F/g) 205 در نانولوله خالص به مقدار (F/g) 309 با نقص استون-والز نوع¬2 و (F/g) 332 با نقص تهي¬جاي¬دوگانه نوع¬2 ديده مي¬شود. عامل دار كردن اين دو نانولوله با قطر متفاوت نيز،با توجه به افزايش چگالي حالات الكتروني، منجر به افزايش ظرفيت كوانتومي مي¬شود. بطوريكه در حضور گروه عاملي -COOH از مقدار اوليه (F/g) 196 در نانولوله¬ي (6،6) به مقدار (F/g) 1138 و از مقدار اوليه (F/g) 79 در نانولوله¬ي كربني (16,16) به مقدار (F/g) 930 افزايش ظرفيت كوانتومي مشاهده‌شده است.

189078

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد صفي رحماني فر

شيمي فيزيك

دكتر سيد مرتضي موسوي خوشدل