عنوان

سنتز رزین تیوفنول - فرمالدهید و کامپوزیت آن با برخی آلوتروپ های کربن و نانوذرات اکسید فلزی و بررسی عملکرد ابرخازنی آنها

شماره

پ۲۷۵۶۶

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

سنتز رزین تیوفنول - فرمالدهید و کامپوزیت آن با برخی آلوتروپ های کربن و نانوذرات اکسید فلزی و بررسی عملکرد ابرخازنی آنها

نام نخستين پديدآور

پرنیا بیرامی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۷۰ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی شیمی گرایش نانوشیمی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۲۱

متن يادداشت

نیاز روزافزون جهان به منابع انرژی جدید دانشمندان زیادی را به تلاش برای ایجاد راههای جدید تولید، ذخیرهسازی و هم¬چنین جایگزینی انرژی¬های تجدید¬پذیر واداشته است. در این میان ابرخازن¬ها به¬دلیل مساحت سطح، چرخه عمر طولانی، توان و چگالی انرژی بالا از جایگاه ویژه¬ای برخوردار می-باشند. هدف از انجام این پروژه، تهیه نانوکامپوزیت پلیمری تیوفنول- فرمالدهید (TPFR) با آلوتروپی‌های کربن (نوریت (NORIT) و نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT)) و نانوذره ایندیوم اکسید (In2O3) و بررسی عملکرد ابرخازنی آن¬ها می‌باشد. برای این کار ابتدا رزین TPFR به روش پلیمریزاسیون تراکمی با استفاده از تیوفنول سنتز گردید و با استفاده از روش‌های طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (1H-NMR) شناسایی شد. در ادامه، نانوذره In2O3 با حل کردن فلز ایندیوم در اسید نیتریک سنتز شد و با استفاده از روشهای میکروسکوپی الکترونی نشر میدانی (FESEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراکندگی نور دینامیک (DLS) شناسایی گردید. تأثیر حضور آزو بیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) به عنوان عامل تخلخل‌ساز روی عملکرد ابرخازنی پلیمر خالص TPFR مورد مطالعه قرارگرفت. نانوکامپوزیت‌های پلیمری با مخلوط کردن TPFR با نانوذرات In2O3 و آلوتروپی‌های کربن (NORIT و MWCNT) تهیه شد. عملکرد ابرخازنی نانوکامپوزیت‌های تهیه شده با استفاده از تست‌های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای (CV)، طیف‌سنجی امپدانس امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و شارژ-دشارژ گالوانواستاتیک (GCD) به صورت سه الکترودی در الکترولیت M 5/0 Na2SO4 مورد مطالعه قرار گرفتند.نتایج به دست آمده نشان داد که افزودن AIBN به رزین TPFR تأثیر به¬سزایی در عملکرد ابرخازنی آن دارد. مقدار ظرفیت ویژه خازنی در سرعت روبش mVs-1 10 برای TPFR در حضور AIBN برابر Fcm-2 081/0 است که در مقایسه با TPFR در غیاب AIBN (Fcm-2 062/0) بزرگتر است. AIBN به عنوان عامل تخلخل‌ساز سبب ایجاد تخلخل در رزین TPFR شده بنابراین سطح فعال بیشتری در دسترس بوده و ظرفیت ویژه خازنی نیز افزایش می‌یابد. با افزودن آلوتروپی¬های کربن به جوهر TPFR حاوی AIBN و مقایسه عملکرد آن¬ها مشاهده شد که مقدار ظرفیت ویژه خازنی در سرعت روبش mVs-1 10 برای TPFR-AIBN در حضور MWCNT برابر Fcm-2 4/1 است که در مقایسه با TPFR-AIBN در حضور NORIT (Fcm-2 083/0) بزرگتر است. MWCNT بیشترین تأثیر را روی ظرفیت ویژه خازنی دارد. بررسی تأثیر نانوذره In2O3 در عملکرد ابرخازنی رزین TPFR حاوی AIBN و MWCNT نشان داد که این نانوذره نیز تأثیر مطلوبی در ظرفیت ویژه ابرخازنی دارد.

متن يادداشت

The world’s increasing need for new energy resources has made many scientists to put efforts to develope new methods to produce, store and also replace renewable energies. Among them, supercapacitors have a special place due to their surface area, long life cycle, power and high energy density.The purpose of this project is to prepare thiophenol-formaldehyde polymer nanocomposite (TPFR) with carbon allotropes (NORIT and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT)) and indium oxide nanoparticles (In2O3) and to investigate their supercapacitor performance. For this purpose, TPFR resin was first synthesized by condensation polymerization method using thiophenol and characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR). Next, In2O3 nanoparticles were synthesized by dissolving indium metal in nitric acid and characterized using field emission electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), FTIR and dynamic light scattering (DLS) methods. The effect of the presence of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a pore forming agent on the supercapacitor performance of pure TPFR polymer film was studied. Polymer nanocomposites were prepared by mixing TPFR with In2O3 nanoparticles and carbon allotropes (NORIT and MWCNT). The supercapacitor performance of prepared nanocomposites was studied using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and galvanostatic charge-discharge (GCD) tests in three-electrode set-up in 0.5 M Na2SO4 electrolyte.The results showed that adding AIBN to TPFR resin has a significant effect on its supercapacitive performance. The specific capacitance at the scanning rate of 10 mVs-1 for TPFR in the presence of AIBN was 0.081 Fcm-2, which is higher than TPFR in the absence of AIBN (0.062 Fcm-2). AIBN as a pore-forming agent causes porosity in TPFR resin, so more active surface is available and specific capacitance increases. By adding carbon allotropes to TPFR ink containing AIBN and comparing their performance, The value of specific capacitance at the scanning rate of 10 mVs-1 for TPFR-AIBN in the presence of MWCNT is equal to 1.4 Fcm-2, which is larger than that of TPFR-AIBN in the presence of NORIT (0.083 Fcm-2). It was observed that MWCNT has the more pronounced effect on specific capacitance. Investigating the effect of In2O3 nanoparticle on the capacitive performance of TPFR resin containing AIBN and MWCNT showed that this nanoparticles also has a favorable effect on the specific capacity of supercapacitor.

عنوان گونه گون

Synthesis of thiophenol-formaldehyde resin and its composites with carbon allotropes and metal oxide nanoparticles and investigation of their supercapacitive

عنصر شناسه اي

بیرامی‏،

ساير عناصر نام

‏پرنیا

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

نجار،

عنصر شناسه اي

یاردانی سفیدی،

عنصر شناسه اي

حسینی،

ساير عناصر نام

‏رضا

ساير عناصر نام

‏پریا

ساير عناصر نام

میرقاسم

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

تبریز