سنتز و شناسایی کامپوزیت های نانومتخلخل اکسید کبالت و منگنز بر پایه ترکیبات کربنی و بررسی خواص ابرخازنی آنها

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: سنتز و شناسایی کامپوزیت های نانومتخلخل اکسید کبالت و منگنز بر پایه ترکیبات کربنی و بررسی خواص ابرخازنی آنها

ارائه دهنده: Provider: مهدی مرادی

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر عباس افخمی - دکتر طیبه مدرکیان

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر حمیدرضا معظمی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر داود نعمت الهی - دکتر عبدالله سلیمی - دکتر فهیمه جلالی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: شنبه 19 اسفند 1402 ساعت ۱۰

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر پروفسور اردشیر خزایی

چکیده: Abstract: در قرن 21 به دلیل افزایش روزافزون مصرف انرژی، کاهش سریع سوخت‌های فسیلی و چالش‌های محیط زیستی، توسعه منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر به یکی از مهم‌ترین وظایف دولت‌مردان و دانشمندان تبدیل شده است. در میان منابع مختلف ذخیره انرژی، ابرخازن‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد دارای جایگاه ویژه‌ای هستند. اما دانسیته انرژی نسبتاً پایین ابرخازن‌ها کارایی آن‌ها را محدود کرده است. این نکته که کارایی ابرخازن‌ها به شدت به ساختار و مورفولوژی ماده الکترودی آن‌ها وابسته است امریست پذیرفته‌شده؛ از این رو ما در این رساله به منظور افزایش کارایی ابرخازن‌ها، الکترودهایی 3 بعدی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد شامل مساحت سطح زیاد، ساختار نانومتخلخل و دیواره‌های نانومتری را طراحی و سنتز نموده و از آن‌ها جهت ساخت ابرخازن‌های نامتقارن در الکترولیت آبی پتاسیم هیدروکسید استفاده نمودیم. در بخش اول، کامپوزیتی از اکسید کبالت ومنگنز بر پایه گرافن اکساید کاهش یافته سنتز شد. بدین صورت که ابتدا بر بستر گرافن اکساید نانومکعب های CoMnn-PBA که نوعی MOF می باشد سنتز و در مرحله بعد در کوره و جو هوا بازپخت شده که MOF به اکسید کبالت و منگنز و گرافن اکساید نیز به گرافن اکساید کاهش یافته تبدیل شد، که ظرفیت C/g 809 و دانسیته انرژی Wh/kg 57.55 بدست آمد؛ در بخش دوم، CoMn-S از تبدیل الکتروشیمیایی CoMn-MOF بدست آمد در این رویکرد خود MOF نیز بصورت الکتروشیمیایی بر روی بستر فوم نیکل رشد داده شد. ماده فعال سنتزی ظرفیت C/g 1091 و دانسیته انرژی 84.14 Wh/kg را نشان داد و در بخش سوم، هیدروکسیدهای لایه دوگانه بصورت الکتروشیمیایی در سطح فوم نیکل سنتز و با سولفیداسیون جزیی آن ساختاری ناهمگون Co Mn-LDH / Co Mn –S بدست آمد که از آن برای ساخت ابرخازن استفاده شد که ظرفیت C/g 792.4 و دانسیته انرژی Wh/kg 6/82 بدست آمد