جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران 1022-7768 35 3 2016 10 22 Impact of Structural Defects in the Functionalized Graphene with –COOH on the Efficiency of Graphene-Based Supercapacitors تأثیر نقص های ساختاری در گرافن عامل دار شده با گروه عاملی –COOH در کارایی ابرخازن پایه گرافنی 33 42 23740 FA احسان تارقلی تهران، دانشگاه علم و صنعت، دانشکده شیمی ، سید مرتضی موسوی خوشدل تهران، دانشگاه علم و صنعت، دانشکده شیمی محمدصفی رحمانی‌فر تهران، دانشگاه شاهد، دانشکده علوم پایه Journal Article 2013 10 10 Today, generation and storage of energy are one of the important areas of researches. Like an electrochemical battery, Supercapacitors are used to store electrical energy. Supercapacitors have attracted a great deal of attention thanks to their great advantages such as high power density, no memory effect, long life cycle and good stability. However, low specific energy is still their primary limiting factor for their usage as the electrical storage devices in industrial and commercial applications. Graphene-based materials are promising materials for use in supercapacitor electrodes. Despite many advantages of the graphene-based electrode, the major limitation of the low quantity of specific capacitance due to their low quantum capacitance remain. We explored the variations of quantum capacitance of graphene-based electrodes by functionalization and making defect. Overall, our results demonstrate that with creation of structural defects on functionalized graphene, a significant improvement in electrode capacity will be achieved. Some structural defects increase the capacity at the high voltage magnitudes. In contrast, some other structural defects increase the capacity at the lower voltage magnitudes. So, we could design the asymmetric Supercapacitors with high capacity using clever combination of functionalized graphene and structural defects. ابرخازن‌ ها وسیله‌ های ذخیره انرژی الکتریکی محسوب می‌ شوند. مواد بر پایه گرافن، مواد امید بخشی برای استفاده در الکترود ابرخازن‌ ها هستند. الکترودهای پایه گرافنی برتری ‌های بسیاری دارند؛ در مقابل، یک محدودیت بزرگ که مانع از کاربردهای گسترده و صنعتی‌شان شده، محدود بودن ظرفیت ویژه آن‌ها است. مشخص شده که عامل محدود کننده در ظرفیت کل الکترودهای بر پایه گرافن ظرفیت کوانتومی این دسته از مواد است. در این پژوهش سعی بر آن بوده تا با استفاده از محاسبه‌ های DFT، کارایی مشتق ‌های گرافن برای استفاده در ابرخازن‌ها ارزیابی شود و راهکارهایی برای بهبود ابرخازن‌های موجود یا طراحی ابرخازن‌های جدید ارایه شود. کارایی الکترود متشکل از نانوصفحه‌های گرافنی عامل‌دار شده با گروه عاملی –COOH و دارای نقص ‌های ساختاری تک حفره ‌ای (9-5)، دو حفره‌ ای (5-8-5) و استون ـ والز مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه‌ ها نشان داد که استفاده از پیکربندی‌ های ترکیبی از نقص و عامل‌دار شدن با گروه عاملی -COOH، ظرفیت‌ هایی به مراتب بیش ‌تر از هر کدام از پیکربندی‌ هابه تنهایی نشان می‌ دهد. به‌ طور خلاصه باید گفت که با انتخاب هوشمندانه‌ ای از ترکیب نقص ساختاری و عامل‌دار کردن می‌توان ابرخازن‌ هایی نامتقارن و با ظرفیت‌ های بالا را طراحی و تولید کرد.

https://www.nsmsi.ir/article_23740_15d1a876d2bf59243be3bf0c95124747.pdf