۲۲۳۳۹پ
per
سنتز پلیمرها و نانوکامپوزیت‌صهای جدید بر پایه فروسن و بررسی خواص الکتروشیمیایی آنها
Synthesis of novel Ferrocene-based polymers and nanocomposites and investigation of their electrochemical properties
/رها هادی
: شیمی
، ۱۳۹۸
، راشدی
۱۷۹ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
شیمی معدنی
۱۳۹۸/۰۳/۲۲
تبریز
در سال‌صهای اخیر، ابرخازن‌صها (SCs) به عنوان یک سیستم ذخیره انرژی پاک شناخته شده‌ص و با توجه به ویژگی‌صهای منحصر به فرد خود مانند دانسیته بالا، سرعت شارژ-دشارژ بالا، هزینه نگهداری کم و طول عمر زیاد مورد توجه قرار گرفته‌صاند .امروزه ابرخازن‌صها در مدارهای مختلف الکترونیکی و سیستم‌صهای الکتریکی مانند دوربین‌صهای دیجیتال، وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی، لیزر پالسی، منابع برق اضطراری و غیره مورد استفاده قرار گرفته‌صاند .در این رساله برای این منظور، نانوکامپوزیت‌صهایی بر پایه فروسن، نانولوله‌صهای کربنی، گرافن اکسید و گرافن اکسید احیا شده تهیه شده و اثر این ترکیبات در رفتار خازنی نانوکامپوزیت‌صها مورد بررسی قرار گرفته است .ساختار و مورفولوژی و رفتار الکتروشیمیایی نانوکامپوزیت‌صهای تهیه شده با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریهIR)- (FT، پراش اشعه ایکس(XRD) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، طیف سنجی انرژی اشعه ایکس(EDX) ، ولتامتری چرخه‌صای(CV) ، امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و اندازه گیری شارژ-دشارژ گالوانواستاتیک (GCD) مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است۲۰ .،۱۵،۱۰،۵-تترا)فروسنیل(پورفیرین از طریق برهمکنش‌صهای - بر روی کربن نانوتیوب جذب فیزیکی گردیده و نانوهیبریدCNT@TFcP تهیه می‌صگردد .با استفاده از عصاره آبی میوه آلوچه سیاه نانوذرات مس به روش سبز در حضور نانوهیبرید CNT@TFcP سنتز شد و بر روی نانوهیبرید CNT@TFcP جذب می‌صگردد .نانوهیبرید CNT@TFcP/Cu دارای ظرفیت ویژه۲۸۰ - F g ۱در دانسیته جریان۱۱۰ - A gمی‌صباشد .نانوکامپوزیت سنتز شده پایداری چرخه‌صای) بعد از ۳۰۰۰ چرخه ۸۰ (را از خود نشان می‌صدهد(۴-. ۱-فروسنیل بوتیل(پی‌صپیرازین از طریق واکنش جایگزینی نوکلئوفیلی،۴ -کلروبوتیل فروسن با پی‌صپیرازین سنتز می‌صگردد. ۴-کلروبوتیل فروسن پی‌صپیرازین با باز کردن حلقه‌صهای اپوکسید موجود در سطح گرافن اکسید، بر روی سطح گرافن اکسید قرار می‌صگیرد .در مرحله بعد گرافن اکسید عامل‌صدار شده با فروسن با استفاده از عصاره آبی میوه آلوچه سیاه، که حاوی اسید اسکوربیک می‌صباشد، احیا شده و نانوکامپوزیت P.Fc/rGO سنتز می‌صگردد .نانوکامپوزیت P.Fc/rGO دارای ظرفیت ویژه۵۰۰ - F g ۱در دانسیته جریان۱۱۰ - A gمی‌صباشد .همچنین نانوکامپوزیت سنتز شده دارای پایداری چرخه‌صای) بعد از ۲۰۰۰ چرخه ۸۹ (می‌صباشد. ۴-آزیدوبوتیل فروسن از طریق واکنش جایگزینی نوکلئوفیلی،۴ -کلروبوتیل فروسن با سدیم آزید سنتز شده و سپس با استفاده از واکنش حلقه‌صزایی با۴ -آزیدوبوتیل فروسن بر روی سطح rGO قرار گرفت .پلی‌صآنیلین از طریق برهمکنش‌صهای - بر روی سطح نانوکامپوزیت نشانده می‌صشود .نانوکامپوزیت AzFc/rGO/PANI دارای ظرفیت ویژه۶۸۲ - F g ۱در دانسیته جریان۱۱۴ - A gمی‌صباشد .همچنین نانوکامپوزیت سنتز شده دارای پایداری چرخه‌صای) بعد از ۲۰۰۰ چرخه ۸۹ (می‌صباشد .نانو کامپوزیتFc/rGO - bAهم با روش مشابه سنتز نانوکامپوزیت AzFc/rGO/PANI تهیه شد۱ .،۱-بیس(۴-آزیدوبوتیل (فروسن از طریق واکنش جایگزین‍ــــی نوکلئوفی‍ــــــلی۱ ،۱-بیس(۴-کلروبوتیل (فروسن با سدیم آزید سنتز گردیده سپس از طریق واکنش حلقه‌صزایی با پیوندهای دوگانه C=C موجود در سطح گرافن و حلقه زایی روی سطح گرافن نشانده می‌صشود .کیتوسان پلی‌صمری طبیعی است که به دلیل داشتن گروه‌صهای آمینی به راحتی عامل‌صدار م‍ـــــی-شود .کیتوسان با استفاده از۴ -برموبوتیل فروسن عامل‌صدار شده و سپس نانوکامپوزیت کیتوسان عامل‌صدار شده با کربن نانوتیوب به صورت فیزیکی تهیه شد .نانوکامپوزیتFc - CNT/Csپایداری و رفتار ابرخازنی بسیار مطلوبی از خود نشان می‌صدهد .نانوکامپوزیتFc - CNT/Csدارای ظرفی‍ــــت ویژه۶۹۵ - F g ۱در دانسیته جریان۱۱ - A gمی‌صباشد .همچنین نانوکامپوزیت سنتز شده دارای پایداری چرخه‌صای) بعد از ۲۰۰۰ چرخه ۹۹ (می‌صباشد
In recent years supercapacitors (SCs) has been known as a type of clean energy storage systems and have received significant attention due to their unique features such as high power density, high charge-discharge rate, low maintenance cost and long cycle life. Nowadays SCs were used in various electronic circuits and electric systems like digital cameras, electric and hybrid vehicles, pulse laser techniques, uninterruptible power supplies and etc. For this purpose, in this project, the nanocomposites composed of ferrocene moiety in associated with carbon materials such as carbon nanotubes, graphene oxide and reduced grapheme oxide were prepared and the effect of ferrocene moiety on the electrochemical and capitance performance of the prepared nanocomposites were studied. The prepared nanocomposites were characterized by Fourier-transform infrared (FT-IR) and Uv-vis spectroscopy. The morphology and electrochemical performance of composites were carried out by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy, Cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance (EIS) and galvanostatic charge-discharge (GCD) measurements. 1-(4-ferrocenylbutyl)piperazine chemically grafted onto the reduced graphene oxide (P.Fc/rGO). For this aim, initially the ability of the aqueous Damson fruit extract was investigated in reduction reaction of graphene oxide (GO). 1-(4-ferrocenylbutyl)piperazine (P.Fc) was synthesized via nucleophilic substitution reaction of piperazine with as-synthesized 4-chlorobutylferrocene. In continue, P.Fc was incorporated to GO via ring opening reaction of epoxide groups on GO surface. In the next step aqueous Damson fruit extract was used to reduce the P.Fc/GO to P.Fc/rGO. The P.Fc/rGO electrode exhibits high specic capacity (500 F.g-1) with stable charging and discharging performance (89 of the initial capacitance after 2000 cycles) at 10 A g-1 current density. The immobilization of 5,10,15,20-tetraferrocenylporphyrin (TFcP) onto carbon nanotubes to prepare a electron donoracceptor nanohybrid is investigated. The TFcP was grfted on to CNTs by - interaction between ferrocen moiety and CNTs doubel bonds. The CNT@TFcP/Cu nanohybrid is prepared by in-situ synthesis of copper nanoparticles in the presence of Damson fruits extract and CNT@TFcP nanohybrid as a green method. The specific capacitances of 280 Fg-1 are obtained for CNT@TFcP/Cu nanohybrid at a current density of 10 A g-1. The CNT@TFcP/Cu nanohybrid shows retention time of 80 after 3000 cycles of cyclic voltammetry. The reduced graphene oxide (rGO) is grafted by means of [1,2] cycloaddition reaction with 4-azidobutylferrocene (AzFc) and its nanocomposite with polyaniline (PANI) is prepared for application in supercapacitor materials. The specific capacitances of 100, 500 and 682 F g-1 are obtained for rGO, AzFc/rGO, and AzFc/rGO/PANI at a current density of 14 A g-1, respectively. The AzFc/rGO/PANI nanocomposite shows retention time of 89 after 2000 cycle of cyclic voltammetry. AzFc was synthesized via nucleophilic substitution reaction of sodium azid with as-synthesized 4-chlorobutylferrocene. In continue the 1,1-bis(4-azidobutyl)ferrocene was synthesized from treatment of sodium azid with 1,1-bis(4-chlorobutyl)ferrocene in DMF as solvent. The rGO was successfully functionalized through [1,2] cycloaddition reaction with 1,1-bis(4-azidobutyl)ferrocene (bA-Fc). The bA-Fc/rGO revealed a higher surface, electrochemical performances and electrical conductivity than rGO and bA-Fc. The bA-Fc/rGO nanocomposite showed very good stability in more than 2000 cycles and high rate capability. For studing of influence of a biopolymer on ferrocene based supercpacitor, the ferrocene grafted chitosan was used as a biopolymer in supercapacitor electerod material. Chitosan (Cs) was functionalized with 4-bromobutylferrocene and then the carbon nanotube (CNT) was modified by ferrocenyl based chitosan to obtain desired CNT/Cs-Fc system. The specific capacitances (Csp) calculated at a current density of 1 A g-1 and were found to be 75 and 695 (F g-1) for CNT and CNT/Cs-Fc nanocomposite, respectively. CNT/Cs-Fc nanocomposite retained 99.93 after 2000 cycles of cyclic voltammetry
Synthesis of novel Ferrocene-based polymers and nanocomposites and investigation of their electrochemical properties
هادی، رها
Raha, Hadi
تیموری مفرد، رضا، استاد راهنما
عباسی، حسن، استاد مشاور
فداکار، رضا، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
