پایان‌نامه

سنتز برخی نانوساختارهای اکسیدهای فلزی نظیر اکسید مس و کامپوزیت آن‏ها و بررسی کاربرد آن‏ها در سیستم‏های ذخیره کننده انرژی الکتریکی

چکیده

در این رساله، نانوساختارهای اکسید مس با مورفولوژی‏های مختلف (کروی، میله‏ای و ذره‏ای) به کمک امواج فراصوت و با کنترل پارامترهای واکنش نظیر نسبت مولی مواد واکنش دهنده، مدت زمان اعمال امواج فراصوت، دمای واکنش و دمای پخت سنتز شدند. ساختار نمونه‏های سنتز شده از طریق طیف سنجی پراش اشعه ایکس (xrd) و آنالیز گرماوزن سنجی (tga) مورد مطالعه قرار گرفت و مورفولوژی نمونه‏ها با تکنیک میکروسکپ الکترونی روبشی (fesem) بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی این نانوساختارها با روش ولتامتری چرخه‏ای (cv) در سرعت روبش‏های مختلف انجام و ظرفیت ویژه نمونه‏ها محاسبه شد. بر اساس نتایج، رفتار الکتروشیمیایی و شبه خازنی اکسید مس به طور معنی داری با تغییر مورفولوژی تغییر می‏کند. در ادامه با هدف بهبود کارایی و ظرفیت ویژه اکسید مس، کامپوزیتی از این اکسید فلزی با گرافن اکسید سنتز شد و ساختار آن با روش‏های xrd، رامان، ftir، edx و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) مطالعه شد. از fesem و میکروسکپ الکترونی عبوری (tem) نیز برای شناسایی مورفولوژی نمونه‏ها بهره گرفته شد. رفتار الکتروشیمیایی این کامپوزیت با روش‏های cv، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) و شارژ-دشارژ در جریان‏های ثابت (cp) به عنوان ماده فعال ابرخازنی بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل، ظرفیت نمونه کامپوزیت در چگالی جریان ma/g 100 دو برابر اکسید مس و گرافن اکسید به دست آمد (f/g 245). همچنین بررسی عمر چرخه‏ای سیستم طی 1000 چرخه متوالی نشان دهنده 79% ماندگاری ظرفیت بود. در بخش بعد، نانوساختارهای اکسید دو فلزی cuco2o4 سنتز و ساختار و مورفولوژی آن‏ها با xrd، edx و fesem مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه رفتار الکتروشیمیایی این ترکیب به روش cv، eis و cp نشان دهنده رفتار بسیار خوب این ترکیب به عنوان ماده‏ای جدید برای کاربرد در ابرخازن‏ها است. ظرفیت ویژه cuco2o4 در چگالی جریان ma/g 1000 برابر با f/g 338 به دست آمد. همچنین توان ویژه این سیستم برابر با kw/kg 105/22 به دست آمد که نشان دهنده توان بالای آن است. مطالعات عمر چرخه‏ای طی 5000 چرخه در چگالی جریان‏های مختلف نیز حاکی از پایداری بسیار مناسب نانوساختارهای cuco2o4 در چرخه‏های متوالی شارژ-دشارژ است.

اساتید راهنما و مشاور

میر فضل اله موسوی، محمد صفی رحمانی فر

پایان‌نامه‌های مشابه

اسناد مشابه