بررسي ظرفيت كوانتومي گرافن عامل دار شده با تيونين به روش تئوري تابعي چگالي و سنتز و بررسي خواص نانوكامپوزيت گرافن اكسيد كاهش يافته/پلي آنيلين و نيكل اكسيد به روش بال ميل به عنوان الكترود ابرخازن

كارشناسي ارشد

چكيده در 25 سال آينده، تقاضاي انرژي با افزايش مداوم مصرف سوخت‌هاي فسيلي به حداقل 35% بيش از مقدار مصرف كنوني خواهد رسيد. اين مسئله فشارهاي زيادي را بر منابع انرژي‌ تجديدناپذير وارد مي‌كند و به ميزان زيادي آب و هواي زمين را تحت تأثير قرار مي‌دهد. ابرخازن‌ها با دارا بودن چگالي انرژي و توان بالا، قابليت جابه‌جايي و چرخه عمر مطلوب، هسته‌هاي تكنولوژي آينده هستند. گرافن به دليل دارا بودن مساحت سطح ويژه بالا، رسانايي الكتريكي فوق العاده، پايداري الكتروشيميايي و مكانيكي و قيمت نسبتا پايين به وفور به عنوان الكترود ابرخازن مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اما با اين حال، گرافن نسبت به ساير مواد الكترودي ظرفيت كمتري را نشان مي‌دهد. در اين مطالعه سعي كرديم با به كارگيري روش‌هاي محاسباتي و عامل‌دار كردن گرافن با تيونين كه يك رنگدانه آلي است، ظرفيت كوانتومي گرافن را افزايش دهيم. همچنين با عامل‌دار كردن تيونين با گروه‌هاي عاملي الكترون دهنده و الكترون گيرنده و سپس قرار دادن آن‌ها روي صفحه گرافن توانستيم ظرفيت كوانتومي و ميزان بار ذخيره شده روي آن را نسبت به گرافن خالص به طور چشمگيري افزايش دهيم. در نتيجه نيز مشخص شد تيونين‌هاي عامل‌دار شده با گروه‌هاي الكترون دهنده به عنوان الكترود مثبت يا كاتد و گروه‌هاي الكترون‌گيرنده به عنوان الكترود منفي يا آند مناسب هستند. همچنين به منظور افزايش ظرفيت دو لايه الكتروستاتيك گرافن، از طريق بررسي‌هاي آزمايشگاهي نانوكامپوزيت گرافن اكسيد كاهش يافته/ پلي آنيلين/ نيكل اكسيد (RGO/PANI/NiO) به روش بال ميل كه روشي غيرشيميايي و دوستدار محيط زيست است، سنتز شد و خواص الكتروشيميايي آن اندازه‌گيري شد. ظرفيت ويژه اين الكترود در چگالي جريان A/gr 1 برابر با F/gr 67/253 بود و 80% ظرفيت خود را تا 1000 چرخه شارژ و تخليه نگهداري كرد. كلمات كليدي: ابرخازن، ظرفيت كوانتومي، محاسبات DFT، بال ميل، گرافن

194678

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر زهرا خدادادي

شيمي فيزيك

دكتر سيد مرتضي موسوي خوشدل