مطالعه رفتار کامپوزیت پلی آکریل آمید ـ روی اکسید به عنوان الکترود در ابرخازن های الکتروشیمیایی

نوع مقاله: کوتاه پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه پیام نور، مرکز تهران شرق

2 تهران، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

چکیده

دراینپژوهش، تهیه و مطالعه رفتارالکتروشیمیاییکامپوزیت پلیآکریلآمید ـ روی اکسید (Polyacrylamide-ZnO) انجامشد. نانو کامپوزیتپلیآکریلآمید ـ روی اکسید با مقدارهای گوناگون روی اکسید بهروش پلیمریزاسیونشیمیایی تهیهشد.مورفولوژی، ساختار بلوری، پایداری گرمایی و مطالعه‌ های پرتو‌سنجی این نانوکامپوزیت به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو-X(XRD)، تجزیه گر گرما وزنی (TGA) و پرتو‌سنجی تبدیل فوریه ـ فروسرخ (FT-IR) انجام شده است. ظرفیت الکتروشیمیایی به عنوان الکترود در یک ابرخازن نانو کامپوزیت پلی آکریل آمید ـ روی اکسید با روش ولتامتری چرخه‌ ای (CV) در محلول 1/0 مولار 4SO 2Na مورد مطالعه قرار گرفت. پلی آکریل آمید به تنهایی هیچ گونه ظرفیت خازنی از خود نشان نداد. با افزودن روی اکسید (به میزان 5%، 15%، 30% و 50%)، کامپوزیت، ظرفیت خازنی نشان داد. منحنی ولتامتری چرخه ای برای کامپوزیت ها نشان داد که این کامپوزیت ها از نظر الکتروشیمیایی رفتاری برگشت‌پذیر دارند که این رفتار در انتخاب آن ها به عنوان الکترود، در یک ابر خازن الکتروشیمیایی، بسیار مهم است. نتیجه‌ه ای این پژوهش بر این نکته تأکید دارد که اگر چه تعیین میزان حضور روی اکسید در بستر پلیمری این کامپوزیت بر رفتار الکتروشیمیایی کامپوزیت به دست آمده لازم است، اما مورفولوژی مناسب و پایداری گرمایی کامپوزیت، شرط کافی در ایجاد ظرفیت الکتروشیمیایی بالا برای این نوع کامپوزیت به عنوان الکترود در یک ابر خازن است. به طوری که در کامپوزیتی با مقدار روی اکسید 15% ظرفیت الکتروشیمیایی دیده شده بیش از کامپوزیتی با 5%، 30% و 50% روی اکسید است. ایجاد ساختار نانومتری از کامپوزیت در حالت 15% به عنوان دلیل‌ های این ظرفیت بالای الکتروشیمیایی گفته شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Halper M.S., Ellenbogen J.C., Supercapacitors: A Brief Overview, The MITRE Corporation, McLean, Virginia, (2006)

[2] Aravinda L.S., Udaya Bhat K., Ramachandra Bhat B., Nano CeO2/Activated Carbon Based Composite Electrodes for High Performance Supercapacitor, Materials Letters, 112: 158-161 (2013).

[3] Sebastian M., Nethravathi C., Rajamathi M., Interstratified Hybrids of a-Hydroxides of Nickel and Cobalt as Supercapacitor Electrode Materials, Mater. Res. Bull., 48: 2715-2719 (2013).

[4] Shi R., Jiang L., Chunxu P., A Single - Step Process for Preparing Supercapacitor Electrodes from Carbon Nanotubes, Soft Nanoscience Lett., 1: 11–15 (2011).

[5] Beidaghi M., Wang C., Micro-Supercapacitors Based on Three Dimensional Interdigital Polypyrrole/C-MEMS Electrodes, Electrochimica Acta, 56: 9508-9514 (2011).

[6] Cong H.P., Ren X.C., Wang P., Yu S.H., Flexible Graphene–Polyaniline Composite Paper for High-Performance Supercapacitor, Energy Environ. Sci., 6: 1185-1191 (2013).

[7] Kazemi S.H., Kiani M.A., Mohamadi R., Eskandarian L., Metal–Polyaniline Nanofibre Composite for Supercapacitor Applications, Bull. Mater. Sci., 37: 1001–1006 (2014).

[8] Wang C., Zhang L., Zhang J., A Review of Electrode Materials for Electrochemical Supercapacitors, Chem. Soc. Rev., 41: 797-828 (2012).

[9] عقل آرا حسن، ساخت خازن به ظرفیت پیکوفاراد با استفاده از پلی آنیلین رسانا، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، 15: 35 تا 43 (1381).

[10] جمشیدی راد روح اله, قائمی مهدی, حقیقت پژوه حمیدرضا، سنتز فیلم های نازک  LiMn2O4روی گرافیت و مطالعه ساختار بلوری، شکل شناسی و ویژگی های الکتروشیمیایی آن به عنوان کاتد در باتری های قابل شارژ لیتیمی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2) 27: 67 تا 76 (1387).

[11] جعفری نژاد شهریار، ابوالقاسمی حسین، احمدی سید جواد، قربانیان سهرابعلی، ویژگی های مکانیکی نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن ـ خاک رس تهیه شده با روش مخلوط مذاب، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)30: 61 تا 67 (1390).

[12] Simjoo M., Vafaie Sefti M., Dadvand Koohi A., Hasheminasab R., Polyacrylamide Gel Polymer as Water Shut-off System: Preparation and Investigation of Physical and Chemical Properties in One of the Iranian Oil Reservoirs Conditions, Iranian Journal Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 26(4):99-108 (2007)

[13] Sadeghi B., Sarraf-Mamoory R, Shahverdi H.R., The Effect of LiFePO4 Coating on Electrochemical Performance of LiMn2O4 Cathode Material, Iranian Journal Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 31(4): 29-34 (2012)

[14] Adelkhani H., Didehban Kh., Hayasi M., Performance Evaluation of Polyacrylamide/Silver Composite as Electrode Material in Electrochemical Capacitor, Current Applied Physics, 13: 522-525 (2013).

[16] Yan J., Wei T., Fan Z, Qian W., Zhang M., Shen X., Wei F., Supercapacitors Based on Graphene/MnO2 and Activated Carbon Nanofiber Electrodes with High Power and Energy Density, Adv. Funct. Mater., 21: 2366-2375 (2011).

[17] Wei W., Cui X., Chen W., Ivey D.G., Manganese Oxide-Based Materials as Electrochemical Supercapacitor Electrodes, Chem. Soc. Rev., 40: 1697-1721 (2011).

[18] Monteiro P.J.M., Chong K.P., Larsen-Basse J., Komvopoulos K., “Long Term Durability of Structural Materials” Elsevier (2001).