سنتز و مشخصه يابي چارچوب‌هاي آلي- كووالانسي بر پايه ي آزو دي آنيلين وبيونانوكامپوزيت آن با نانوالياف سلولزي و بررسي كاربري آن در ابرخازن ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

دكتري

چارچوب‌هاي آلي كووالانسي (COFs) دسته اي از پليمرهاي متخلخل بلوري با ساختار تناوبي منظم و ويژگي‌هاي فوق العاده مناسب براي كاربرد‌هاي مختلف از جمله ذخيره سازي انرژي هستند. در اين پژوهش، دو COFs مختلف بر اساس واكنش باز شيف بين مونومرهاي دي آمين و تري آلدهيد سنتز شد. دو COFs ( TFPA-AZO-COF و (TFPB-AZO-COF با استفاده از دي آمين، آزودي آنيلين (AZO) و تري آلدهيد‌هاي تريس (فرميل فنيل) آمين (TFPA) و 1,3,5-تريس (فرميل فنيل) بنزن (TFPB) سنتز گرديد. چارچوب‌هاي آلي كووالانسي سنتز شده با آزمون‌هاي مختلف مورد ارزيابي و بررسي قرار گرفتند. الگوهاي پراش پرتو ايكس (XRD) نشان دادند كه COF‌ هاي سنتز شده بلورينگي مناسبي داشته و هم خواني زيادي با گزارش‌هاي قبلي پيرامون سنتز COF‌ ها دارند كه مي‌تواند تاييدي بر تشكيل شبكه ي شش وجهي بلوري باشد. تجزيه و تحليل نتايج تخلخل سنجي جذب و واجذب(BET)، ميانگين قطر حفره‌ها، حجم كل منافذ و مساحت سطح ويژه به ترتيب براي نمونه يnm TFPB-AZO-COF 17، cm3 g 8/0، m2 g-1 987 و براي نمونه ي TFPA-AZO-COF به ترتيب nm19، cm3g 34/1، m2 g-1 425 برآورد شد. الكترودهاي ساخته شده ازدو COFs TFPB-AZO-COF و TFPA-AZO-COF عملكرد ابرخازني مناسبي را نشان دادند. بيشترين ظرفيت خازني ويژه براي نمونه‌ها ي TFPB-AZO-COF وTFPA-AZO-COF به ترتيب Fg-1 450 و Fg-1 160 در چگالي جريانAg-1 1 به دست آمد. ابرخازن نامتقارن TFPB-AZO-COFداراي چگالي انرژي وچگالي توان به ترتيب Wh kg-16 /25 W kg-1 8800 والكترود TFPA-AZO-COF داراي چگالي انرژي و چگالي توان به ترتيب Wh kg-15/ 13W kg - 1 , 9000 در جريان A/g 10 است . در نهايت،COF‌ هاي سنتز شده به بستر نانو الياف سلولزي (CNFs) به عنوان زمينه افزوده شد وفيلم‌هاي نانو كامپوزيتي از آنها تهيه گرديد و سپس با آزمون‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. بررسي رفتار حرارتي نمونه هاي نانوكامپوزيتي نشان داد كه دماي تخريب حرارتي CNFs خالص از °C 260 به °C 400 در حضور چارچوب‌هاي آلي كوالانسي افزايش يافته است كه نشان دهنده افزايش مقاومت حرارتي در حضورCOFs مي‌باشد. بررسي خواص مكانيكي فيلم‌ها نيز نشان دادكه كرنش شكست فيلم‌هاي نانوكامپوزيتي تهيه شده نسبت به نمونه اوليه تا 30% افزايش داشته است. آزمون‌هاي الكتروشيميايي نشان دادكه نمونه ي CNF@COF-B بهترين عملكرد در زمينه ي ذخيره سازي انرژي را از خود نشان داد به گونه اي كه داراي ظرفيتFg-1 590 در جريانAg-1 1 است. چگالي انرژي و توان اين نمونه به ترتيب Whkg-1 34/26 و Wkg-1 390 به دست آمد.

233294

فراورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان