عنوان پایان‌نامه
سنتز لایه بردار متخلخل کامپوزیتی ZNO گرافن به روش سل- ژل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1331;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79112;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1331;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79112
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مینا قربانی
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده
- چکیده
- در پژوهش حاضر، لایه نازک متخلخل کامپوزیتی اکسیدروی/اکسیدگرافن و اکسیدروی/گرافن با استفاده از روش سل-ژل و لایه نشانی غوطه وری ایجاد شد. هدف از این پژوهش دستیابی به لایه نازک متخلخل اکسیدروی که با گرافن/اکسیدگرافن کامپوزیت شده است، می باشد و دارای سطح ویژه ی بالا و خواص الکتروشیمیایی مطلوب جهت استفاده در ابرخازن ها می باشد. در راستای نیل به این هدف، ابتدا سنتز اکسید گرافن با روش هامرز اصلاح شده و احیا آن با روش هیدروترمال انجام شد. سنتز اکسید روی متخلخل به روش سل-ژل با استفاده از پایدارکننده جدید تری اتیلن تترا آمین صورت گرفت. همچنین، عوامل موثر بر ساختار اکسید روی متخلخل نظیر نوع حلال، نسبت پایدارکننده به پیش ماده، غلظت سل و سرعت لایه نشانی مورد بررسی قرار گرفت. تهیه کامپوزیت اکسیدروی/اکسید گرافن و اکسیدروی/گرافن به دو حالت متخلخل و غیر متخلخل صورت پذیرفت تا در نتایج نهایی مورد مقایسه قرار گیرند و بهترین عملکرد کامپوزیت ارائه گردد. نتایج آنالیزهای انجام شده بر روی محصولات تولیدی نشان داد که اکسید گرافن و گرافن با کیفیت مطلوبی به دست آمده است. همچنین، می توان با کنترل پارامترهای سنتز، لایه نازک اکسید روی با اندازه تخلخل های متفاوت تولید نمود. نتایج این بخش نشان داد که حلال اتانول، نسبت پایدارکننده به پیش ماده 2، غلظت سل M2/0 و سرعت لایه نشانی mm/min 30 ساختار یکنواخت با مزوتخلخل ها ایجاد می کند. در مرحله بعد، برای تهیه تمامی کامپوزیت-ها مقدار 001/0 گرم گرافن/اکسید گرافن به سل اکسید روی اضافه شد. نتایج حاصل نشان داد که گرافن/اکسید گرافن به طور موفقیت آمیزی در ساختار لایه نازک اکسید روی اضافه شده است و خواص آن را بهبود بخشیده است. برای بررسی خواص الکتروشیمیایی کامپوزیت ها تحت آزمایش سه الکترودی طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی قرار گرفت. مشاهده شد که نمونه کامپوزیتی اکسیدروی/اکسید گرافن بیشترین ظرفیت خازنی را داراست. در قسمت نهایی کار کامپوزیت ساندویچ مانند اکسیدروی/گرافن/اکسیدروی به روش سل-ژل تهیه شد؛ بدین طریق که ابتدا کاغذ اکسید گرافن تهیه شد، سپس دو طرف آن به عنوان زیر لایه برای لایه نشانی اکسیدروی مورد استفاده قرار گرفت. اثر پارامترهای مختلف نیز در این قسمت بررسی شد که نشان داد 1پروپانول بهترین حلال، تری اتیلن آمین بهترین پایدارکننده، تعداد لایه 10، غلظت سل M 2/0 و سرعت لایه نشانی mm/min 30 برای این نمونه هستند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که محصول این پژوهش به علت سطح ویژه بالا، مورفولوژی مناسب و خواص الکتروشیمیایی خوب در کنار سادگی فرآیند تولید گزینه مناسبی جهت استفاده در کاربردهای مختلفی از جمله ابرخازن ها است. کلمات کلیدی: نانوذرات اکسیدروی، لایه نازک متخلخل، سل-ژل، هیدروترمال، گرافن، اکسیدگرافن، لایه نشانی غوطه وری، ابر خازن
- Abstract
- In this research, the porous composite thin films of ZnO/GO and ZnO/RGO were prepared by Sol-Gel method and dip coating. The purpose of this research is achieving the ZnO porous thin film which has high surface area and good electrochemical properties for using in supercapacitors by modifiction with RGO/GO. In order to achieve this goal, firstly synthesis of graphene was conducted by modified Hummer’s and hydrothermal reduction method. The synthesis of porous ZnO by sol-gel method and using of new stabilizer of Triethylen Tetramine (TETA) was performed. Also effect of sol parameters on ZnO structure such as solvent type, ratio of ZAD/TETA, sol concentration and withdrawal speed was studied. Porous and nonporous ZnO/GO and ZnO/RGO films were prepared for further comparison. The results have shown that the GO and RGO with high quality were obtained. Also, thin films of ZnO with the different porous sizes can be produced by controlling the sol parameters. In the next step, 0.001g RGO/GO was added to the ZnO sol. The results showed that RGO/GO was successfully added to ZnO thin film and improved its properties. For evaluating the electrochemical properties, the composites were analyzed by three electrodes EIS test. It was shown that the sample of ZnO/GO had the highest capacitance. In the final section, the sandwich type of ZnO/graphene/ZnO was prepared by sol-gel method. Firstly, the GO paper was made, and then it was used as substrate for the ZnO deposition. In this section, the effect of various parameters was studied and it was shown that 1-prOH as solvent, TeA as stabilizer, 10 layer number, 0.2 M sol concentration and 30 mm/min withdrawal speed can lead to the best morphology and properties. It can be deducted that the product of this research is a suitable candidate for using in different applications such as supercapasitors due to high specific surface area, proper morphology, and good electrochemical properties beside simplicity of manufacturing process. Keywords: ZnO nano particles; Porous thin film; Sol-Gel; Hydrothermal; Graphene; Dip coating; Supercapacitors.
