عنوان

سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت مغناطیسی PANI/rGO/CoMnFeO4 و بررسی کاربرد آن در ابرخازن‏های هیبریدی

Number

پ۲۵۰۰۹

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت مغناطیسی PANI/rGO/CoMnFeO4 و بررسی کاربرد آن در ابرخازن‏های هیبریدی

First Statement of Responsibility

صمد امانی نظرلو

Name of Publisher, Distributor, etc.

شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۷۶ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی آلی

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۱۶

Text of Note

در سال‏های اخیر با توجه به رواج انرژی‏های پاک و تجدید‏پذیر و نیاز به سیستم‏های ذخیره مناسب برای این انرژی‏ها، ابرخازن‏ها به‏عنوان یک سیستم ذخیره مناسب مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. در زمینه طراحی و ساخت ابرخازن‏ها ساختار الکترود مورد استفاده و پیکربندی دستگاه از جمله پارامترهای بسیار مؤثر می‏باشد. الکترود ابرخازن‏ها اساساً در بردارنده ماده فعالی است که فعالیت الکتروشیمیایی ابرخازن بسیار وابسته به آن است. بنابراین در این مطالعه هدف بررسی و ارائه نانوکامپوزیتی مناسب برای استفاده در ابرخازن‏ها است. بدین منظور و با توجه به ویژگی‏های منحصر به‏فرد نانوذرات مغناطیسی ابتدا نانوذرات مغناطیسی CoMnFeO4 به روش همروسوبی سنتز شدند. سپس به‏منظور افزایش توانایی این ماده نانوکامپوزیت مغناطیسی این نانوذرات با گرافن اکسید کاهش‏یافته به روش هیدروترمال تولید شد. در مرحله بعد زنجیرهای پلی آنیلین بر روی نانوکامپوزیت مغناطیسی rGO/CoMnFeO4 به روش پلیمریزاسیون در محل رشد داده شدند. هر سه نانوماده سنتز شده با استفاده از آنالیزهای FT-IR ،XRD ،VSM ،SEM و EDX مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند. نتایج این آنالیزها سنتز موفق نانوذرات و نانوکامپوزیت‏های مغناطیسی را تأیید نمود. سپس کاربرد این نانوکامپوزیت‏ها به عنوان مواد ‏الکترودی فعال برای ابرخازن‏های هیبریدی مورد بررسی قرارگرفتند. به‏منظور بررسی خاصیت ابرخازنی نانوذرات و نانوکامپوزیت‏های مغناطیسی مذکور آنالیزهای مختلف الکتروشیمیایی مانند ولتامتری‏چرخه‏ای، کرنوپتانسیومتری و اسپکتروسکپی امپدانس اخذ گردید. ظرفیت ویژه ابرخازن برای این مواد فعال الکترودی اندازه گرفته شد و بر اساس آن چگالی انرژی برای مواد مذکور محاسبه شد. براساس نتایج حاصل نانوکامپوزیت‏های مغناطیسی rGO/CoMnFeO4 و PANI/rGO/CoMnFeO4 به‏ترتیب دارای ظرفیت ویژه برابر با F.g-1 380 و F.g-1 780 در چگالی جریان برابر با A.g-1 1 می‏باشند. علاوه بر این مقادیر چگالی انرژی نانوکامپوزیت‏های مغناطیسی rGO/CoMnFeO4 و PANI/rGO/CoMnFeO4 به‏ترتیب برابر با Wh.kg-1 18/58 و Wh.kg-1 44/119 در چگالی جریان برابر با A.g-11 است. نتایج این مطالعه به‏طور کلی نشان می‏دهد که نانوذرات CoMnFeO4 دارای رفتار مناسب ماده فعال برای ابرخازن هستند و اصلاح آن‏ها با گرافن اکسید کاهش یافته و پلی‏آنیلین موجب بهبود رفتار الکتروشیمیایی آن گردیده است.

Text of Note

Today, renewable energy has received a lot of attention; one of the main requirements for using this energy is to have a proper storage system. Supercapacitors are one of the energy storage systems that have been studied today. In the field of design and construction of supercapacitors, the structure of the electrode used and the configuration of the device are very effective parameters. The supercapacitor electrode basically contains the active substance to which the electrochemical activity of the supercapacitor is highly dependent. Therefore, this study aims to investigate and present a suitable nanocomposite for use in supercapacitors. Therefore, this study aims to investigated and present a suitable nanocomposite for use in supercapacitors. For this purpose and according to the unique properties of magnetic nanoparticles, first CoMnFeO4 magnetic nanoparticles were synthesized by a co-precipitation method. Then, in order to increase the ability of this material, the magnetic nanocomposite of these nanoparticles with graphene oxide was produced by the hydrothermal method. In the next step, polyaniline chains were grown on the rGO/CoMnFeO4 magnetic nanocomposite surface by in situ polymerization. All the nanomaterial’s were synthetic were investigation and characterization by FT-IR, XRD, VSM, SEM and EDX analysis. The results of these analyzes confirmed the successful synthesis of magnetic nanoparticles and nanocomposites. Then, the application of these nanocomposites as active materials for electrodes in hybrid supercapacitors was investigated. The electrochemical properties of the synthesized materials were investigated using cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge, and electrochemical impedance spectroscopy analysis. The specific capacity of the supercapacitor for this nanomaterial’s was measured and based on that, the energy density for the mentioned materials was calculated. Based on the results, rGO/CoMnFeO4 and PANI/rGO/CoMnFeO4 magnetic nanocomposites have a specific capacity of 380 F.g-1 and 780 F.g-1, respectively, at a current density of 1 A.g-1. In addition, the energy density values of rGO/CoMnFeO4 and PANI/rGO/CoMnFeO4 magnetic nanocomposites are equal to 58.18 Wh.kg-1 and 119.44 Wh.kg-1 at current density equal to 1 Ag-1. The results of this study generally show that CoMnFeO4 nanoparticles have the appropriate behavior of the active material for the supercapacitor and their modification with graphene oxide and polyaniline has improved its electrochemical behavior.

Variant Title

Synthesis and characterization of PANI/rGO/CoMnFeO4 magnetic nanocomposite and evaluation of its application in hybrid supercapacitors

Entry Element

امانی نظرلو‏

Part of Name Other than Entry Element

‏ صمد

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏محمدی

Entry Element

احدزاده

Entry Element

‏تیموری مفرد

Part of Name Other than Entry Element

‏ رضا

Part of Name Other than Entry Element

‏ ایرج

Part of Name Other than Entry Element

‏ رضا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز