مشخصات پژوهش

عنوان	سنتز و بررسی نانوساختاری نانوکامپوزیت اکسید گرافن آلاییده / فریت عناصر واسطه در نسل آتی ابرخازن ها
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	صفحات گرافنی آلاییده با نیتروژن، فریت عناصر واسطه، ظرفیت ویژه، پایداری الکتروشیمیایی، نانوکامپوزیت.
چکیده	بشر امروزی به دنبال ذخیره سازهای انرژی می باشد که از انرژی های پاک و بدون آلودگی استفاده کند. به همین دلیل دستگاه‌های ذخیره‌ساز انرژی با عملکرد بالا مانند ابرخازن‌ها مورد توجه جامعه‌ی بشری قرار گرفته است. در کار حاضر، الکترود نانوکامپوزیت فریت زیرکونیوم-کبالت/ اکسید گرافن کاهش یافته ی آلاییده با نیتروژن )FTIRتهیه شد تا در ابرخازن‌ها استفاده شود. آزمون‌های تبدیل فوریه‌ی زیر قرمز ( )ZCoFe2O4/NRGO( برای بررسی پیوندها و گروه های عاملی نمونه های آماده شده مورد استفاده قرار گرفتند. درصد مواد تشکیل دهنده به وسیله ی طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX ) مشخص شد که وجود ذرات نیتروژن را در نانوکامپوزیت نشان داد. جهت حصول اطمینان از تشکیل ساختار بلوری و ماهیت بلوری نمونه های سنتز شده از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD ) استفاده شد. آنالیز جذب و واجذب نیتروژن به وسیله‎ی (BET )، همچنین ویژگی های ریخت شناسی و ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM ) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM ) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. مساحت سطح ویژه ی فعال نانوکامپوزیت ۴۶۸/۶۸ متر مربع بر گرم بدست آمد. مقایسه ی آن با فریت زیرکونیوم- کبالت (ZrCoFe2O4)، فریت کبالت (CoFe2O4)، فریت زیرکونیوم (ZrFe2O4) و اکسید گرافن کاهش یافته ی آلاییده با نیتروژن (NRGO ) نشان داد که در نانوکامپوزیت اتصال خوبی بین الکترولیت و ماده ی فعال الکترودی برقرار است که نفوذ یون های الکترولیت به داخل مواد الکترودی را آسان تر می کند. بنابراین مقاومت، پایین آمده و منجر به عملکرد الکتروشیمیایی خوب در ابرخازن می شود. همچنین بین ۲ تا ۵۰ نانومتر، توزیع تخلخل ها بیشتر بوده که نشان دهنده ی ساختار مزو تخلخل می باشد. در بخش بعدی این پژوهش، کاربرد نانوکامپوزیت با استفاده از ولتامتری چرخه‎ای (CV )، شارژ – دشارژ گالوانوستاتیک (GCD ) و مقاومت ظاهری الکتروشیمیایی (EIS ) مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های حاصل از این آزمون های الکتروشیمیایی نشان داد که نانو کامپوزیت ما دارای توانایی ذخیره ی انرژی عالی با هر دو ساز و کار فاراده و غیر فاراده است و آنالیز شارژ – دشارژ نشان داد نانوکامپوزیت حاضر با ظرفیت ویژه ی ۳۰۷ فاراد بر گرم در چگالی جریان ۱ آمپر بر گرم، دارای بیشترین مقدار ظرفیت ویژه ی ابرخازنی نسبت به سایر نمونه های تهیه شده می باشد و ۹۷ درصد از ظرفیت اولیه ی خود را بعد از ۵۰۰۰ چرخه ی شارژ – دشارژ حفظ کرده و پایداری چرخه ای بسیار خوبی از خود نشان می دهد. آنالیز EIS، مقاومت بسیار کم نانوکامپوزیت را نشان داد. در این پژوهش همچنین ابرخازن نامتقارن (ASD ) ZrCoFe2O4/NRGO//NRGO مورد بررسی قرار گرفت که ظرفیت ویژه ی ۱۳۷ فاراد بر گرم، چگالی انرژی (انرژی ذخیره شده در واحد حجم یا جرم که به ترتیب دارای یکای وات ساعت بر لیتر و وات ساعت بر کیلوگرم می باشد) ۷/۴۲ وات ساعت بر کیلوگرم و چگالی توان (توان قابل دریافت به ازای واحد حجم یا جرم که به ترتیب دارای یکای وات بر لیتر و وات بر کیلوگرم می باشد) ۵/۶۱۸ وات بر کیلوگرم در چگالی جریان ۱ آمپر بر گرم بدست آمد. با توجه به نتایج بدست آمده، نانوکامپوزیت تهیه شده، عملکرد ابرخازنی مناسبی برای استفاده در دستگاه های ذخیره ی انرژی دارد.
پژوهشگران	سید نورالدین میرنیا (استاد مشاور)، محمد سلیمانی لشکناری (استاد راهنما)، علی بهاری (استاد راهنما)، کبرا حسن زاده (دانشجو)