ساخت، مشخصه‌یابی و عملکرد الکتروشیمیایی مواد فعال نانوساختار اکسید کبالت و اکسید نیکل کبالت مورد استفاده در ابرخازن‌ها

نویسنده

Materials Engineering Department, Malayer University

چکیده

در این پژوهش مواد فعال نانوساختار اکسید کبالت و اکسید نیکل کبالت به روش هیدروترمال به‌طورموفقیت‌آمیزی سنتز شدند. مشخصه‌یابی مواد فعال تهیه شده توسط پراش اشعه (XRD) X، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و آنالیز عنصری (EDS) انجام شد. نتایج آزمون مشخصه یابی نشان دادند که نیکل به صورت موفقیت‌آمیزی در داخل ساختار اسپینل اکسید کبالت قرار گرفته است. هم‌چنین بررسی‌های میکروسکوپی نشان‌دهنده مورفولوژی نانو‌میله‌ای اکسید کبالت و اکسید نیکل کبالت هستند، که سطح ویژه بالایی را به منظور واکنش‌های الکتروشیمیایی جهت افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی در اختیار قرار می‌دهند. عملکرد ذخیره‌سازی انرژی ماده‌ی فعال تهیه شده به عنوان ماده فعال شبه‌ابرخازن‌ها توسط آزمون‌های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای و آزمون شارژ/ تخلیه جریان ثابت در محلول شش مولار KOH در سل استاندارد Swagelok مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت ویژه خازنی نمونه حاوی نیکل (F g-1 1624) بسیار بالاتر از ظرفیت اکسید کبالت (F g-1 1020) در چگالی جریان A g-1 2 به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis, Characterization and Electrochemical Performance of Nanostructured Cobalt Oxide and Nickel Cobalt Oxide Active Materials for Supercapacitors

چکیده [English]

In this research, nanostructured cobalt oxide and nickel cobalt oxide active materials were successfully synthesized by a hydrothermal route. Structural characterizations of the prepared active materials were performed using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM) and elemental analysis (EDS). The results of these experiments showed that nickel has been successfully doped in the cobalt oxide spinel structure. Also, the microscopic examination showed the nano-rod morphology for the cobalt oxide and nickel cobalt oxide, which yields the high specific surface area for electrochemical reactions, leading to increase energy storage capacitance. Energy storage performance of the prepared active materials was investigated using electrochemical experiments of cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge in a solution of 6 M KOH in Swagelok standard cell. The specific capacitance of nickel containing cobalt oxide sample (1624 F g-1) was obtained higher than that of cobalt oxide (1020 F g-1) at a current density of 2 A g-1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Supercapacitors
  • electrochemical performance
  • Hydrothermal method
  • Cobalt oxide
  • nickel-cobalt spinel
  1. Saville, P., Review of radar absorbing materials, Defence R&D Canada – Atlantic, (2005).

 

  1. Ramana Rao, J.V., Introduction to camouflage and deception, Defence Research & Development Organisation, Ministry of Defence, (1999).

 

  1. Salisbury, W.W., Absorbent body for electromagnetic waves, US Patent 2599944. (1952).

 

  1. Fante, R.L. and McCormack, M.T., Reflection properties of the Salisbury screen, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 36 (1988) 1443-1454.

 

  1. Lu, Y., Electroless copper plating on 3-mercaptopropyltriethoxysilane modified PET fabric challenged by ultrasonic washing, Applied Surface Science, 225 (2009) 8430-8434.

 

  1. Rounghui, G., A study of optimizing processes for metalized textile design application, PHD Thesis, Hong Kong Polytechnic University, Institute of Textiles and Clothing, (2010).

 

  1. Guo, R.H., Jiang, S.Q., Yuen, C.W.M. and Ng, M.C.F., Microstructure and electromagnetic shielding effectiveness of electroless Ni-P plated polyester fabric, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 20 (2009) 735-740.

 

  1. Zeng, W. and Tan, S.T., Preparation and EMI shielding properties of nickel coated PET fiber filled epoxy composites, Polymer Composites, 27 (2006) 24-29.

 

  1. Yuen, C.W.M., Jiang, S.Q., Kan, C.W. and Tung, W.S., Influence of surface treatment on the electroless nickel plating of textile fabric, Applied Surface Science, 253 (2007) 5250-5257.

 

  1. AATCC Test Method 76-2000, Electrical Surface Resistivity of Fabrics, American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC) Test Methods and Procedures, USA, 85 (2004) 101-102.

 

  1. ISO Test Method 105-B01, Textiles-Tests for colour fastness Colour fastness to light: Daylight, the international organization for standardization (ISO), (1994).

 

  1. Jiang, S.X. and Guo, R.H., Electromagnetic shielding and corrosion resistance of electroless Ni–P/Cu–Ni multilayer plated polyester fabric, Surface and Coating Technology, 205 (2011) 4274-4279.

 

  1. Rajaguru, J.C., Au, C. and Duke, M., Study of electroless nickel plating on PerFactoryTM rapid prototype model, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 55 (2012) 782-789.