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

كارشناسي ارشد

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.

206717

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مهندسي مواد-استخراج فلزات

دكتر سميه اعلم الهدي-دكتر محمد شيخ شاب بافقي