سنتز و مشخصه‌يابي نانوساختارهاي مبتني بر اكسيدهاي مختلط فلزات واسطه و بررسي ظرفيت ذخيره‌سازي انرژي آن‌ها

دكتري

در اين رساله، نانوساختارهاي فريت‌ها، موليبدات‌ها و تنگستات‌هاي مس و روي، سنتز و مشخصه يابي شد و همچنين ويژگي ابرخازني آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. روش صوت شيمي و به ويژه حمام فراصوت روشي آسان، پاك و مؤثر براي تهيه نانوساختارها است كه به طور پيش فرض براي سنتز نمونه‌ها در نظر گرفته شده است. همچنين در پاره‌اي از موارد براي تهيه ريخت‌هاي مختلف يك ماده و مقايسه ويژگي ابرخازني آن‌ها با يكديگر از روش آب گرمايي يا مكانوشيميايي استفاده شده است. به منظور مشخصه¬يابي نانوساختارهاي سنتز شده از روش‌هاي TGA، XRD، XPS، FT-IR، طيف سنجي رامان، SEM، TEM، UV-Vis و BET استفاده شده است. آزمون‌هاي الكتروشيميايي شامل ولتامتري چرخه‌اي، شارژ – دشارژ گالوانوستاتيك، عمر چرخه‌اي و طيف سنجي امپدانس به منظور بررسي ويژگي‌هاي ابرخازني نمونه‌هاي سنتز شده مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور توجيه رفتار ابرخازني نمونه‌هاي سنتز شده، در كنار آزمون‌هاي الكتروشيميايي، بررسي ريخت شناسي، مساحت سطح ويژه و نوار شكاف انرژي نانوساختارهاي سنتز شده كه از پارامترهاي مهم و تأثير گذار بر ظرفيت خازني هستند بيشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. جهت بررسي تأثير كامپوزيت شدن بر ظرفيت خازني نانوساختارهاي سنتز شده، كامپوزيت گرافني نانوذرات مس تنگستات تهيه شد و ظرفيت خازني و پايداري چرخه‌اي آن‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. با كامپوزيت شدن، ظرفيت خازني الكترود ساخته شده از مس تنگستات از Fg-1 254 در چگالي جريان Ag-11 به Fg-1 562 و پايداري عمر چرخه¬اي آن بعد از 3000 چرخه در سرعت روبش mVs-1 100 تقريباً 11% افزايش يافت. از اقدامات قابل توجه و مهم در اين پروژه، دستيابي به نانوساختارهايي همچون نانوفيبرها، نانوورقه¬هاي شش ضلعي و دوكي شكل روي موليبدات، نانوميله‌هاي روي تنگستات، نانوساختارهاي كروي مس موليبدات و همچنين تهيه نانوذرات در ابعاد مختلف از فريت‌ها، موليبدات‌ها و تنگستات‌هاي مس و روي با روش‌هايي جديد و بررسي و مقايسه ويژگي‌هاي ابرخازني آن‌ها مي‌باشد. در آزمون الكتروشيميايي نانو ساختارهاي روي موليبدات، الكترود ساخته شده از نانوفيبرها با ظرفيت خازني Fg-1 487 در چگالي جريان Ag-11، داراي بالاترين ظرفيت خازني است و الكترود ساخته شده از نانوورقه¬هاي شش ضلعي بعد از 4000 چرخه در سرعت روبش mVs-1 100، با حفظ تقريباً 95% ظرفيت خازني اوليه، داراي بالاترين پايداري عمر چرخه¬اي است. همچنين آزمون الكتروشيميايي الكترودهاي ساخته شده از نانو ساختارهاي مس موليبدات نشان داد كه الكترود ساخته شده از نانوذرات مس موليبدات با ظرفيت خازني Fg-1 493 در چگالي جريان Ag-11 و پايداري عمر چرخه¬اي تقريباً 92% بعد از 4000 شارژ-دشارژ در چگالي جريان Ag-116، براي كاربرد ابرخازني مناسب¬تر از الكترود ساخته شده از نانو ساختارهاي كروي مس موليبدات با ظرفيت خازني Fg-1 258 و پايداري عمر چرخه¬اي تقريباً 91% در شرايط يكسان مي¬باشند. در مجموع مي-توان گفت در اين تحقيق نتايج قابل قبول و اميد بخشي در مقايسه با ساير تحقيقات به¬دست آمده است.

195164

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر علي غفاري نژاد

شيمي - معدني

دكتر آزاده تجردي