افزایش کارایی الکتروشیمیایی الکترود ابرخازن با استفاده از نانو کامپوزیت های چهارچوب آلی- فلزی نیکل/گرافن

چهارچوب های آلی-فلزی به دلیل سطح ویژه بالا و مناسب بودن اندازه تخلخل به عنوان مواد الکترودی در ابر خازن ها مورد استفاده قرار گرفتند. بااین حال استفاده از چهارچوب های آلی-فلزی به عنوان مواد الکترودی به تنهایی در ابرخازن ها، هدایت الکتریکی ضعیف، پایداری ناکافی و خواص مکانیکی نامرغوب را در پی داشته و منجر به کاهش کارایی شدند. در مقاله حاضر برای بهبود هدایت الکتریکی و استفاده از سطح ویژه چهارچوب های آلی-فلزی، ترکیب گرافن با چهارچوب های آلی-فلزی نیکل به روش سنتز هیدروترمال تهیه شد و برای جلوگیری از آگلومراسیون، گرافن (مقدار 0، 5/2، 5 و 10 درصد) در حین سنتز افزوده شد. جهت بررسی ساختاری نانوکامپوزیت های حاصل، از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنجی فوریه مادون قرمز (FTIR)، آنالیز تعیین سطح ویژه (BET)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) استفاده شد. برای بررسی رفتار ابرخازنی، آزمون های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی و شارژ-دشارژ انجام شد. الکترود ساخته شده از چهارچوب آلی-فلزی بر پایه نیکل در الکترولیت KOH M6، به ترتیب دارای ظرفیت ویژه F/g 660 بود، درحالی که کامپوزیت آن با گرافن دارای ظرفیت F/g 1017 بود. در نتیجه، بهره مندی از خواص هم افزایی کامپوزیت و افزایش هدایت الکتریکی چهارچوب های آلی-فلزی با گرافن، منجر به در دسترس پذیری بیشتر تخلخل ها و افزایش ظرفیت کل ذخیره بار شد.