عوامل دمنده شیمیایی برای ساخت نانوالیاف کربنی تقویت‌شده با نیتروژن و اکسیژن

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

در این مقاله، دو نوع عامل دمنده شیمیایی (BAs)، به‌طور خاص، اکسی بیس(بنزن سولفونیل) هیدرازید (OBSH) و آزودی کربنامید (ADC) در ساخت نانوالیاف کربنی برای استفاده موثر به‌عنوان مواد الکترود در ابرخازن‌ها (SC) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. BAها نه تنها به‌عنوان عوامل حفره‌ساز بلکه به‌عنوان ناخالص‌کننده هترواتم نیز استفاده می‌شوند. نوع و مقدار BA برای به دست آوردن ساختار نانوالیاف کربن متخلخل خوب و کمترین مقدار استفاده از نانومواد از جمله سطح بیشتر (m²/gr 5/492 حجم کل بزرگتر (cm³/gr 216/0) قابل توجه است. سطح بالاتر اختلال و نقص ساختاری (I_D/I_G، 02/1) و محتوای هترواتم بالاتر (26/5 درصد N و 38/10 درصد O) برای نانوالیاف C/OBSH-10 بدست آمد. ابرخازن متقارن متشکل از الکترودهای نانوالیاف C/OBSH-10 انرژی ویژه Wh/kg 2/6 را در توان ویژه W/kg 300 ارائه می‌دهد. علاوه بر این، توانایی سیکل‌زنی پس از 10⁴ آزمایش شارژ-دشارژ بسیار عملکرد عالی(6/94 درصد) می‌باشد، این کار می‌تواند یک استراتژی برای به دست آوردن سایر مواد متخلخل مبتنی بر کربن برای کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی باشد.

نتیجه‌گیری

به‌طور خلاصه، نانوالیاف کربنی با محتوای بالای نیتروژن و اکسیژن با استفاده از عوامل دمنده شیمیایی با موفقیت ساخته ‌شده‌اند. نتایج الکتروشیمیایی نشان داد که عامل دمنده OBSH نسبت به ADC در به دست آوردن نانوالیاف کربن متخلخل بهینه‌تر و موثرتر است. ADC یک عامل کف کننده خشن است درحالی که OBSH یک نوع کف کننده مناسب است و بنابراین ظرفیت خازنی در حضور OBSH بهتر افزایش می‌یابد. الکترود بهینه با مقدار کم OBSH (10 درصد وزنی) ویژگی‌های خازنی برجسته‌ای را نشان داد و می‌توان آن را به دلایل زیر توضیح داد:

• عوامل کف کننده نه تنها مساحت سطح بالاتر و افزایش حجم منافذ کل را فراهم کردند، بلکه تقویت هترواتم را نیز فراهم کردند.

• بلورهای گرافیتی نامنظم با ابعاد نسبتاً کوچک پس از تقویت هترواتم به دست آمد.

• تقویت مشترک نیتروژن و اکسیژن با کاهش مقاومت یونی، هدایت الکتریکی ساختار کربن را بهبود بخشید و سهم شبه‌خازنی اضافی را برای ارتقای بیشتر ابرخازن به ارمغان آورد.

• مورفولوژی نانوالیاف با افزایش تخلخل دسترسی کارآمد یون‌های الکترولیت به منافذ داخلی را تسهیل می‌کند و فاصله انتقال یون/بار را کوتاه‌تر می‌کند.

دانلود فایل: عوامل دمنده شیمیایی برای ساخت نانوالیاف کربنی تقویت‌شده با نیتروژن و اکسیژن- مطالعه ساختاری و فوق خازنی

Reference

Aydın H, Üstün B, Şahintürk U, Koç SN, Kurtan Ü. Chemical blowing agents for the fabrication of nitrogen and oxygen co-doped carbon nanofibers: Structural and supercapacitive study. Journal of Power Sources. 2025 Jan 15; 626:235756.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.235756

مترجم: علیرضا کرفی