سنتز نانوکامپوزیت اکسید نیکل/گرافن به روش هیدروترمال و بررسی رفتار الکتروشیمیایی آن به عنوان الکترود ابرخازن با ظرفیت ویژه بالا

در این پژوهش، نانوکامپوزیت اکسید نیکل/گرافن به روش ساده و یک مرحله ای هیدروترمال سنتز شد و به عنوان الکترود فعال ابرخازن مورد بررسی قرار گرفت. در فرآیند سنتز، اکسید گرافن به همراه نیترات نیکل و اوره در دمای ۱۸۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۲ ساعت درون اتوکلاو واکنش داده شد و پس از شست وشو، خشک کردن و عملیات حرارتی، نانوذرات اکسید نیکل به طور یکنواخت بر سطح ورقه های گرافن تثبیت شدند. ساختار بلوری و ریخت شناسی نمونه با استفاده از پراش پرتو ایکس، طیف سنجی رامان و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی بررسی شد و تشکیل فاز مکعبی اکسید نیکل همراه با ورقه های گرافنی کاهش یافته تایید گردید. رفتار الکتروشیمیایی الکترود در محلول الکترولیت هیدروکسید پتاسیم ۶ مولار و در آرایش سه الکترودی با روش های ولتامتری چرخه ای، شارژ-دشارژ گالوانواستاتیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت سنتزشده ظرفیت ویژه ای برابر با ۷۴۵ فاراد بر گرم در چگالی جریان ۱ آمپر بر گرم را دارا است و پس از ۲۰۰۰ چرخه شارژ-دشارژ، بیش از ۹۰ درصد ظرفیت اولیه خود را حفظ می کند. این عملکرد برجسته به اثر هم افزایی میان خاصیت شبه خازنی اکسید نیکل و رسانایی الکتریکی بالای گرافن نسبت داده می شود که مسیرهای انتقال بار را بهبود بخشیده و از تجمع نانوذرات جلوگیری می کند. یافته های این پژوهش نشان می دهد که نانوکامپوزیت اکسید نیکل/گرافن گزینه ای مناسب برای کاربرد در الکترودهای ابرخازن با ظرفیت ویژه بالا و پایداری چرخه ای مطلوب است.

کلیدواژه ها:

ابرخازن ، الکترود شبه خازنی ، سنتز هیدروترمال ، ظرفیت ویژه ، نانوکامپوزیت اکسید نیکل/گرافن.