مواد و فناوری‌های پیشرفته

فصلنامه

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و دامنه ها

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

اطلاعات آماری نشریه

ساخت، مشخصه یابی و عملکرد الکتروشیمیایی مواد فعال نانوساختار اکسید کبالت و اکسید نیکل کبالت مورد استفاده در ابرخازن ها

نویسندگان

دانشگاه ملایر، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مواد، ملایر، ایران.

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

نویسندگان [English]

  • Razieh Karami
  • Mahdi Kazazi

Malayer University, Department of Materials Engineering, Malayer, Iran.

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
مراجع
 1. Abruña, H. and Kiya, Y., Henderson C., Batteries and electrochemical capacitors, Physics, 61(12) (2008) 43- 47.
2. Kazazi, M., Facile preparation of nanoflake-structured nickel oxide/carbon nanotube composite films by electrophoretic deposition as binder-free electrodes for high-performance pseudocapacitors, Current Applied Physics, 17 (2) (2017) 240-248.
3. Kazazi, M., Abdollahi, P. and Mirzaei-Moghadam, M., High surface area TiO2 nanospheres as a high-rate anode material for aqueous aluminium-ion batteries, Solid State Ionics, 300(2) (2017) 32-37.
4. Wang, H.W., Hu, A.Z., Chang, Y.Q., Chen, Y.L., Wu, H.Y., Zhang, Z.Y. and Yang, Y.Y., Design and synthesis of NiCo2O4- reduced graphene oxide composites for high performance supercapacitors, Journal of Materials Chemistry, 21(1) (2011) 3498–3502.
5. Jiang, H., Lee, P.S. and Li, C., 3D carbon based nanostructures for advanced supercapacitors, Energy & Environmental Science, 6(1) (2013) 4245–4270.
6. Zhang, L.L. and Zhao, X.S., Carbon-based materials as supercapacitor electrodes, Chemical Society Reviews, 38(2) (2009) 25-20.
7. Cai, X, Tan, S.Z., Lin, M.S., Xie, A., Mai, W.J., Zhang, X.J., Lin, Z.D., Wu, T. and Liu, Y.L., Synergistic antibacterial brilliant blue/reduced graphene oxide/quaternary phosphonium salt composite with excellent water solubility and specific targeting capability, Langmuir, 27(1) (2011) 28-98.
8. Zhang, G.Q., Wu, H.B., Hoster, H., Chan-Park, M.B. and Lou, X.W., Single-crystalline NiCo2O4 nanoneedle arrays grown on conductive substrates as binder-free electrodes for high-performance supercapacitors, Energy & Environmental Science, 5(1) (2012) 1392–1401.
9. Cai, D., Wang, D., Liu, B., Wang, L., Liu, Y., Li, H., Wang, Y., Li, Q. and Wang, T., Three-dimensional  Co3O4@NiMoO4 core/shell nanowire arrays on Ni foam for electrochemical energy storage, ACS Applied Materials & Interfaces, 6(1) (2014) 1106–1112.
10. Trunov, A., Analysis of oxygen reduction reaction pathways on Co3O4,NiCo2O4, Co3O4–Li2O, NiO, NiO– Li2O, Pt, and Au electrodes in alkalinemedium, Electrochim, 105(1) (2013) 506–513.
11. Zhu, Y., Wu, Z., Jing, M., Song, W., Hou, H., Yang, X., Chen, Q. and Ji, H., 3D network like mesoporous NiCo2O4 nanostructures as advanced electrode material forsupercapacitors, Electrochim, 149(1) (2014) 144–151.
12. Li, L., Cheah, Y., Ko, Y., The, P., Wee, G., Wong, C., Peng, S. and Srinivasan, M., The facile synthesis of hierarchical porous flower-like NiCo2O4with superior lithiumstorage properties, Journal of Materials Chemistry A, 1(1) (2013) 10935–10941.
13. Wang, Q., Liu, B., Wang, X., Ran, S., Wang, L., Chen,  D. and Shen, G., Morphology evolution of urchin-like NiCo2O4 nanostructures and their applications as psuedocapacitors and photoelectrochemical cells, Journal of Materials Chemistry, 22(1) (2012) 21647– 21653.
14. Pu, J., Wang, J., Jin, X., Cui, F., Sheng, S.H. and Wang, Z., Porous hexagonal NiCo2O4 nanoplates as electrode materials for supercapacitors, Electrochima Acta, 106(1), (2013) 226–234.
15. Chen, S., Xing, W., Duan, J., Hu, X. and Qiao, S.Z., Nanostructured morphology control for efficient supercapacitor electrodes, Journal of Materials Chemistry A, 1 (2013) 2941–2954.
16. Rajeshkhanna, G., Umeshbabu, E., Justin, P. and Ranga, R., In situ fabrication of porous festuca scoparialike Ni0.3Co2.7O4 nanostructures on Nifoam: An efficient electrode material for supercapacitor applications,
International Journal of Hydrogen Energy, 40(1) (2015) 12303-12314.
17. Makhtar, G., Abdou, A.D., Modou, F., Marème, M. and Gérard, P., Preparation of nickel - cobalt spinel oxides NixCo3-xO4. Comparison of two physical properties stemming from four different preparation methods and using carbon paste electrode, Bulletin of the Chemical Society of Ethiopia, 21(2) (2007) 255-262. 
مواد و فناوری‌های پیشرفته
دوره 6، شماره 3
آذر 1396
صفحه 61-68
فایل ها
سابقه مقاله
  • تاریخ دریافت: 12 اسفند 1395
  • تاریخ بازنگری: 14 اردیبهشت 1396
  • تاریخ پذیرش: 06 شهریور 1396
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار