افزايش كارايي الكتروشيميايي الكترود ابرخازن با استفاده از نانو كامپوزيت‌هاي چهارچوب‌ آلي- فلزي نيكل/گرافن

چهارچوب‌هاي آلي-فلزي به دليل سطح ويژه بالا و مناسب بودن اندازه تخلخل به‌عنوان مواد الكترودي در ابر خازن‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. بااين‌حال استفاده از چهارچوب‌هاي آلي-فلزي به‌عنوان مواد الكترودي به‌تنهايي در ابرخازن‌ها، هدايت الكتريكي ضعيف، پايداري ناكافي و خواص مكانيكي نامرغوب را در پي داشته و منجر به كاهش كارايي شدند. در مقاله حاضر براي بهبود هدايت الكتريكي و استفاده از سطح ويژه چهارچوب‌هاي آلي-فلزي، تركيب گرافن با چهارچوب‌هاي آلي-فلزي نيكل به روش سنتز هيدروترمال تهيه شد و براي جلوگيري از آگلومراسيون، گرافن (مقدار 0، 5/2، 5 و 10 درصد) در حين سنتز افزوده شد. جهت بررسي ساختاري نانوكامپوزيت‌هاي حاصل، از آناليزهاي پراش اشعه ايكس (XRD)، طيف‌سنجي فوريه مادون‌قرمز (FTIR)، آناليز تعيين سطح ويژه (BET)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) استفاده شد. براي بررسي رفتار ابرخازني، آزمون‌هاي الكتروشيميايي ولتامتري چرخه‌اي و امپدانس الكتروشيميايي و شارژ-دشارژ انجام شد. الكترود ساخته‌شده از چهارچوب آلي-فلزي بر پايه نيكل در الكتروليت KOH M6، به ترتيب داراي ظرفيت ويژه F/g 660 بود، درحالي‌كه كامپوزيت آن‌ با گرافن داراي ظرفيت F/g 1017 بود. در نتيجه، بهره‌مندي از خواص هم‌افزايي كامپوزيت و افزايش هدايت الكتريكي چهارچوب‌هاي آلي-فلزي با گرافن، منجر به در دسترس‌پذيري بيشتر تخلخل‌ها و افزايش ظرفيت كل ذخيره بار شد.