19934

2273 دكتري

دكتري

تجزيه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1403

126ص

1403/08/23

كتابنامه

شيمي

شيمي

1403/08/26

23057374

در بخش اول اين رساله، يك روش ساده براي ساخت يك الكترود بدون چسب با ساختاري گل مانند، متشكل از CF/CuO@NiMn-P ارائه شد. الكترودهاي فلزي مبتني بر نيكل، منگنز و مس، به ويژه نيكل و منگنز، رسانايي الكتريكي بالاتري را در مقايسه با همتايان تك فلزي خود نشان دادند. استفاده از فسفر در يك سنتز گرمابي ( هيدروترمال ) ، به كمك الكترود چند فلزي منجر به ايجاد يك الكترودي گرديد كه ظرفيت ويژه چشمگير C g−1 8/1552 در A g−1 1 نشان مي‌دهد. همچنين الكترود CF/CuO@NiMn-P//AC در ابر خازن نامتقارن، عملكرد مناسب الكتروشيميايي با چگالي انرژي Wh kg−1 4/19 و چگالي توانW kg−1 8/413 را در يك پنجره پتانسيل6/1 ولت، قابليت سرعت پذيري و پايداري چرخه‌اي مناسبي را از خود نشان داد. در بخش دوم اين رساله از روش گرمابي براي سنتز MOF چندفلزي با استفاده از فلزات واسطه انتخاب شده استفاده گرديد. هر كاتيون فلزي منجر به يك نوع منحصر به فرد ZIF مي‌شود كه ويژگي‌هاي متمايز فلز و چارچوب را نشان مي‌دهد. اين چارچوب‌ها پتانسيل قابل توجهي براي ساخت مواد متخلخل با مورفولوژي منحصر به فرد نشان داده اند. (چارچوب ايميدازولات زئوليتي (ZIFs) نوعي MOF است كه با هماهنگ كردن فلزات (مانند Co، Zn، Ni، منگنز و غيره) با پيوند دهنده‌هاي نوع ايميدازولات ساخته مي‌شود.) با استفاده از چارچوب‌هاي فلزي آلي(MOFs) به عنوان الگوهايي با رويكرد قالب‌بندي متوالي، ساختارهاي چند لايه CF/CuO@ Zn/Co-MOF(Ni-Mn) به عنوان يك الكترود جديد با خواص الكتروشيميايي مطلوب براي ابرخازن‌هاي نامتقارن با عملكرد بالا سنتزشد. ساختار نانوگل مانند يك معماري سلسله مراتبي منحصر به فرد و كانال‌هاي متخلخل داخلي ساخته شده توسط MOF پوشش داده شده بر روي بستر CF/CuO/ZIFs (Cox·Zn1-xO) را نشان داد كه براي نفوذ الكتروليت و انتقال الكترون/ يون مفيد است. مواد الكترودي CF/CuO/ZIFs(Cox·Zn1-xO)@BMOF(Ni-Mn) سنتزشده، هم افزايي قابل توجهي را در بين يون‌هاي فلزات واسطه ايجاد كرد كه به بهبود عملكرد الكتروشيميايي كمك نمود. ساختار هيبريدي نانوگل مانندCF/CuO/ZIFs(Cox·Zn1-xO)@BMOF(Ni-Mn) با ظرفيت ويژه F g-1 3/2083 در A g-1 1 و حفظ ظرفيت خازني ويژه حدود 5/91 % پس از 5000 چرخه شارژ/ دشارژ است. علاوه بر اين، دستگاه ابرخازن نامتقارن CF/CuO/ZIFs(Cox·Zn1-xO)@BMOF(Ni-Mn) //AC (ASC) ساخته شد و حداكثر چگالي انرژي Wh kg-1 8/21 و چگالي توان W kg-1799 و ميزان حفظ ظرفيت پس از 5000 چرخه شارژ و دشارژ 5/88 % بود.

Herein, metal-organic frameworks (MOFs) derived nanoflower-like based binary transition metal (Ni-Mn) are successfully fabricated by a simple synthesis method. The fabricated nanoflower-like structure displays a unique nanoflower-like architecture and internal porous channels constructed by MOF coated on CuO/CF/ZIFs (Cox·Zn1-xO) substrate, which is beneficial for the penetration of electrolyte and electron/ion transportation. The as-prepared CF/CuO/ZIFs (Cox·Zn1-xO)@BMOF(Ni-Mn) electrode materials present significant synergy among transition metal ions, contributing to enhanced electrochemical performances. The as-prepared CF/CuO/ZIFs (Cox·Zn1-xO)@BMOF(Ni-Mn) hybrid nanoflower-like display a high specific capacity of 1249.99 C g-1 at 1 A g−1 and the specific capacitance retention is about 91.74% after 5000 cycles. In addition, the as-assembled CF/CuO/ZIFs (Cox·Zn1-xO)@BMOF(Ni-Mn)//AC asymmetric supercapacitor (ASC) device exhibited a maximum energy density of 21.77 Wh·kg−1 at a power density of 799 W kg−1, and the capacity retention rate after 5000 charge and discharge cycles was 88.52%.

علي اصغر انصافي

بهزاد رضائي

اسماعيل حيدري , كاظم كرمي , اسماعيل شمس سولاري