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

چهارچوب‌های آلی-فلزی به دلیل سطح ویژه بالا و مناسب بودن اندازه تخلخل به‌عنوان مواد الکترودی در ابر خازن‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. بااین‌حال استفاده از چهارچوب‌های آلی-فلزی به‌عنوان مواد الکترودی به‌تنهایی در ابرخازن‌ها، 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 چهارچوب‌های آلی-فلزی، ترکیب گرافن با چهارچوب‌های 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 نانوکامپوزیت‌های حاصل، از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف‌سنجی فوریه مادون‌قرمز (ftir)، آنالیز تعیین سطح ویژه (bet)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem) استفاده شد. برای بررسی رفتار ابرخازنی، آزمون‌های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای و امپدانس الکتروشیمیایی و شارژ-دشارژ انجام شد. الکترود ساخته‌شده از چهارچوب آلی-فلزی بر پایه نیکل در الکترولیت koh m6، به ترتیب دارای ظرفیت ویژه f/g 660 بود، درحالی‌که کامپوزیت آن‌ با گرافن دارای ظرفیت f/g 1017 بود. در نتیجه، بهره‌مندی از خواص هم‌افزایی کامپوزیت و افزایش هدایت الکتریکی چهارچوب‌های آلی-فلزی با گرافن، منجر به در دسترس‌پذیری بیشتر تخلخل‌ها و افزایش ظرفیت کل ذخیره بار شد.

enhancing electrochemical performance of super capacitors electrode using nickel-based metal-organic

metal-organic frameworks (mofs) have been used as electrode materials in supercapacitors (scs) due to their high specific surface area and suitable porosity size. however, using single-component mofs in scs leads to poor electrical conductivity, insufficient stability, and poor mechanical properties, and thwarts the effect of high capacity and efficient performance. in this paper, to improve the electron transfer rate and take advantage of the specific surface of mofs, nickel-based metal-organic framework/graphene nanocomposites were prepared by hydrothermal in-situ synthesis, and to prevent agglomeration, graphene (0, 2.5, 5, and 10wt%) was added during the synthesis process. to characterize the structure of the nanocomposites, x-ray diffraction (xrd), fourier-transform infrared spectroscopy (ftir), brunauer–emmett–teller (bet), transmission electron microscopy (tem), and field emission scanning electron microscopy (fesem) were used. to study the supercapacitor behavior, electrochemical tests, such as cyclic voltammetry, electrochemical impedance, and repeatability behavior were used. the electrode prepared by the nickel-based mofs in the 6m koh electrolyte had a specific capacity of 660 f/g, while their composite with graphene had a specific capacity of 1017 f/g. as a result, benefiting from composite properties and increasing electrical conductivity of mofs with graphene resulted in greater porosity availability and increased total storage capacity.