اصلاح هدفمند و مهندسی‌ شده فاصله بین لایه‌ای نانوساختار کبالت دی‌سلنید (cose2) با ترکیب آلی تترا-اتیلن پنتا آمین جهت استفاده در سامانه های ذخیره انرژی با عملکرد بالا

ابرخازن‌ها به عنوان یکی از منابع ذخیره‌کننده انرژی به دلیل دانسیته توان بالا و پایداری چرخه‌ای بیشتر از باتری‌ها توجه زیادی را جذب کرده‌اند. به دنبال انقلاب گرافن، آنالوگ‌های گرافنی از دیگر مواد معدنی لایه‌ای با ساختار شبیه گرافن به ویژه نانوصفحات بسیار نازک از دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه با لایه‌های تک یا چند اتمی در جامعه علمی توجه‌ها را به خود جلب کرد. در این تحقیق نانوساختارهای کالکوژنید کبالت دی‌سلنید توسط تترا-اتیلن پنتا آمین (tepa) مهندسی ساختار شد و با روش هیدروترمال در دمای 160 درجه سانتی گراد روی بستر فوم نیکل تثبیت شد و به عنوان ماده الکترودی در ابرخازن‌ها مورد استفاده قرارگرفت. tepa با دارا بودن ساختار خطی و گروه‌های آمینی، در حین رشد نانوساختار در بین لایه‌های دی‌کالکوژنید کبالت دی‌سلنید قرار می‌گیرد و پس از سنتز، با خارج کردن از ساختار دی‌کالکوژنید، موجب افزایش فاصله بین‌لایه‌ای می‌شود. این ویژگی به ورود و خروج آسان‌تر یون‌های الکترولیت کمک کرده و باعث افزایش ظرفیت ویژه و پایداری چرخه‌ای می‌شود. همچنین تصاویر به‌دست‌آمده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نشان‌دهنده ایجاد حفره‌ها و لایه‌هایی در نانوساختار هستند که این ویژگی‌ ساختاری، باعث افزایش سطح تماس الکترولیت و ماده فعال، تسهیل انتقال یون‌ها و بازده الکتروشیمیایی بیشتر می‌شود. در نهایت، کالکوژنید سنتز شده مورد بررسی‌های الکتروشیمیایی قرار گرفت و توانست ظرفیت ویژه f/g 1310 را در دانسیته جریان a/g 2 ارائه دهد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از ترکیب (tepa) می‌تواند روشی موثر برای بهبود عملکرد الکترودهای مورد استفاده در ابرخازن‌های با کارایی بالا جهت ذخیره‌سازی انرژی باشد.

targeted and engineered modification of interlayer spacing of cose2 nanostructure using tetra-ethylene pentaamine for application in high-performance energy storage systems

supercapacitors have garnered significant attention as one the most important energy storage devices due to their high-power density and greater cycling stability compared to the batteries. following the graphene revolution in science، graphene analogs derived from other layered minerals with graphene-like structures، particularly ultrathin nanosheets of transition metal dichalcogenides with single or few atomic layers، have attracted an intense attention in the scientific community. in the present study، nanostructures of cobalt di-selenide chalcogenide were chemically engineered using tetra-ethylene pentaamine (tepa)، stabilized on a nickel foam substrate via the hydrothermal method at 160 °c، and utilized as an electrode material in supercapacitors. the tepa entered the interlayer spacing of the synthesized chalcogenide and increased that spacing after removal of tepa. thus، the increased and engineered interlayer spacing will facilitate the ion insertion/de-insertion into chalcogenide structure، leads to enhanced stability and specific capacitance. moreover، scanning electron microscopy (sem) images showed holes and layers in the nanostructure which increases the active surface area of the electrode materials and thus enhancing the ions movement and efficiency. the modified electrode material was analyzed and exhibited a specific capacitance of 1310 f/g at a current density of 2 a/g. our investigations of the current research project revealed that the modification and structural engineering of the nanomaterials can effectively produce the appropriate electrode materials towards the energy storage through high-performance supercapacitors.