رسوب نشانی اسپینل کبالتیت نیکل روی فوم نیکل به روش الکتروشیمیایی جریان ثابت و کاربرد ابرخازنی آن

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مجید میرزایی ¹ , چنگیز دهقانیان ²

1 - دانشجوی دکتری تخصصی-دانشگاه تهران- پردیس دانشکده فنی- دانشکده مهندسی مواد و متالورژی
2 - استاد گروه خوردگی و حفاظت از مواد- دانشگاه تهران- پردیس دانشکده فنی- دانشکده مهندسی مواد و متالورژی

تاريخ الإرسال : 03 الجمعة , رمضان, 1439 تاريخ التأكيد : 30 الأحد , شعبان, 1440 تاريخ الإصدار : 16 الأحد , شعبان, 1440

الکلمات المفتاحية: کبالتیت نیکل, ابرخازن, مشخصه یابی پیشرفته XPS,

ملخص المقالة :

روشی ساده و جدید برای سنتز نانوگل‏های کبالتیت نیکل با استفاده از روش الکتروشیمیایی و عملیات حرارتی در دمای مشخص ایجاد شد. این روش شامل رسوب نشانی همزمان پیش ماده‏های هیدروکسیدی نیکل و کبالت روی زیرلایه فوم نیکلی می‏باشد و در ادامه تبدیل پیش ماده‏ی هیدروکسیدی به اکسیدی با استفاده از عملیات حرارتی منجر به ایجاد ساختار اسپینل کبالتیت نیکل می‏شود. پوشش حاصله با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، طیف اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه‏ی ایکس(XPS) و آزمون الکتروشیمیایی ولتامتری سیکلی(CV) ارزیابی می‏شود. ترکیب هوشمند نانوساختار کبالتیت نیکل و فوم نیکل یک هم افزایی فوق العاده با عملکرد فوق العاده خازنی را ایجاد خواهد کرد. فوم متخلخل و نانوساختار کبالتیت نیکل به دلیل سطح ویژه‏ی بالا می‏توانند نفوذ یون‏ها را به مکان های الکترواکتیو سرعت ببخشندومسیر نفوذ یون‏ها را کوتاه بکند. طبق XPS کوپل دوتاییCo2+/Co3+ وNi2+/Ni3+ خواص خازنی را بهبود خواهد داد. همچنین با استفاده از آزمون CV در سرعت روبش mV/s 5 و دانسیته جریان mA/cm2 0/3- به ظرفیت خازنی F/g 2196 خواهیم رسید. نمودار ولتامتری سیکلی رفتار شبه خازنی الکترود را تایید می‏کند. عملکرد الکتروشیمیایی مناسب این الکترود به ساختار منحصر به فرد آن برمی‏گردد (نتایج SEM) که می‏تواند یه ماده‏ی بالقوه برای انرژی و کاربردهای سازگار با محیط زیست باشد.

المصادر:

References: 1 - ضرابیان, مینا, فقیهی ثانی, محمد علی, سیمچی,
عبدالرضا. ) 1389 (. ساخت نانوکامپوزیت NiO-YSZ برای
آند پیل سوختی اکسید جامد به روش لایهنشانی
الکتروفورتیک . فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین 1 ( 1 ،) -7061.
2-Wei, T.Y., et al., A cost‐effective supercapacitor material of ultrahigh specific capacitances: spinel nickel cobaltite aerogels from an epoxide‐driven sol–gel process. Advanced materials, 2010. 22(3): p. 347-351.
3- Marco, J., et al., Characterization of the nickel cobaltite, NiCo2O4, prepared by several methods: an XRD, XANES, EXAFS, and XPS study. Journal of Solid State Chemistry, 2000. 153(1): p. 74-81.
4-Chen, Y., et al., High-performance supercapacitor and lithium-ion battery based on 3D hierarchical NH 4 F-induced nickel cobaltate nanosheet–nanowire cluster arrays as self-supported electrodes. Nanoscale, 2013. 5(20): p. 9812-9820.
5- Wang, G., L. Zhang, and J. Zhang, A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors. Chemical Society Reviews, 2012. 41(2): p. 797-828.
6- Zhang, Y., et al., Selective synthesis of hierarchical mesoporous spinel NiCo2O4 for high-performance supercapacitors. Nanoscale, 2014. 6(8): p. 4303-4308.
7- Du, J., et al., Ultrathin porous NiCo2O4 nanosheet arrays on flexible carbon fabric for high-performance supercapacitors. ACS applied materials & interfaces, 2013. 5(15): p. 7405-7409.
8- Yuan, C., et al., Ultrathin mesoporous NiCo2O4 nanosheets supported on Ni foam as advanced electrodes for supercapacitors. Advanced Functional Materials, 2012. 22(21): p. 4592-4597.
9- Ash, B., R.K. Paramguru, and B.K. Mishra, Electrode reactions during electrolytic preparation of nickel hydroxide. Electrochemistry Communications, 2010. 12(1): p. 48-51.
10- Xiao, J .and S. Yang, Sequential crystallization of sea urchin-like bimetallic (Ni, Co) carbonate hydroxide and its morphology conserved conversion to porous NiCo2O4 spinel for pseudocapacitors. RSC Advances, 2011. 1(4): p. 588-595 .
11- Cui, B., et al., Core–ring structured NiCo2O4 nanoplatelets: synthesis, characterization, and electrocatalytic
47 مجله مواد نوین/ جلد 9/شماره 3 / بهار 1398
applications. Advanced Functional Materials, 2008. 18(9): p. 1440-1447.
12- Lei, Y., et al., Rapid microwave-assisted green synthesis of 3D hierarchical flower-shaped NiCo2O4 microsphere for high-performance supercapacitor. ACS applied materials & interfaces, 2014. 6(3): p. 1773-1780.
13- Wang, H.-Q., et al., Porous nano-MnO2: large scale synthesis via a facile quick-redox procedure and application in a supercapacitor .New Journal of Chemistry, 2011. 35(2): p. 469-475.
14- Kim, J.-G., et al., Analysis of the NiCo2O4 spinel surface with Auger and X-ray photoelectron spectroscopy. Applied surface science, 2000. 165(1): p. 70-84.
15- Wang, S., et al., Time and temperature dependent multiple hierarchical NiCo2O4 for high-performance supercapacitors. Dalton

_||_