تهيه و مشخصه‌يابي نانوكامپوزيت‌هاي هسته-پوسته ZIF-67/CuCo2S4 و بررسي عملكرد ابرخازني آن‌ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، نانوكامپوزيت‌هاي هسته-پوسته بر پايه‌ي CuCo₂S₄و ZIF-67 با روش‌هاي مختلف تهيه و به‌صورت سيستماتيك مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج آناليزهاي ساختاري XRD)، FT-IR، BET،(FE-SEM/EDX تشكيل موفق فازهاي بلوري خالص و ساختارهاي متخلخل را تاييد كردند. بررسي‌هاي BET نشان داد كه نمونه‌ي CuCo₂S₄@ZIF-67 (80:20) با سطح ويژه‌ي 378 مترمربع بر‌گرم بيشترين مساحت سطح را دارد. با اين حال، نمونه‌ي ZIF-67@CuCo₂S₄ (20:80) با وجود سطح ويژه‌ي كمتر (61 مترمربع‌ برگرم)، عملكرد الكتروشيميايي برتري از خود نشان داد كه ناشي از توزيع متوازن ريز و مزوحفره‌ها و بهبود نفوذپذيري يون‌ها بود. آزمون‌هاي الكتروشيميايي CV)، GCD، (EIS نشان دادند كه ساختار الكترود نقش مهم‌تري نسبت به مساحت سطح به‌تنهايي دارد. الكترود ZIF-67@CuCo₂S₄ (20:80) با دستيابي به ظرفيت ويژه‌ي 08/501 فاراد برگرم عملكرد چشمگيري ارائه داد كه ناشي از اثرات هم‌افزايي بين پوسته‌ي رساناي CuCo₂S₄ و هسته‌ي متخلخل ZIF-67 بود و ساختار هسته-پوسته معكوس عملكرد ضعيف‌تري داشت. همچنين افزودن پلي‌آنيلين (PANI) كه با هدف افزايش رسانايي صورت گرفت، به‌دليل محدود شدن دسترسي يون‌ها، باعث كاهش كارايي شد. يافته‌هاي اين پژوهش نقش كليدي ساختاردهي نانوساختار را در طراحي ابرخازن‌هاي هيبريدي برجسته مي‌كند؛ جايي كه ساختار بهينه‌ي هسته-پوسته مي‌تواند محدوديت‌هاي مواد را جبران كرده و تعادلي ميان رسانايي، تخلخل و رفتار شبه‌خازني برقرار سازد. الكترودهاي تهيه‌شده در اين پژوهش در دسته‌ي ابرخازن‌هاي هيبريدي قرار مي‌گيرند كه مكانيسم غالب ذخيره‌سازي بار آن‌ها شبه‌خازني است.

236303

معدني

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان