اثر هم‌افزایی نانوساختارهای گل‌مانند چهارچوب‌ آلی- فلزی مس/گرافن در افزایش کارایی الکتروشیمیایی ابرخازن‌ها

چهارچوب‌های آلی-فلزی به دلیل سطح ویژه بالا و مناسب بودن اندازه تخلخل به عنوان مواد الکترودی در ابرخازن‌ها 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 مس به روش سنتز هیدروترمال تهیه شد و برای جلوگیری از آگلومراسیون، گرافن (در مقادیر 0، 5/2، 5 و 10 درصد) درحین سنتز افزوده شد. جهت بررسی ساختاری نانوکامپوزیت‌های 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، آزمون‌های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای و امپدانس الکتروشیمیایی و شارژ-دشارژ انجام شد. الکترودهای ساخته شده از گرافن و چهارچوب آلی-فلزی بر پایه مس در الکترولیت KOH M6، به ترتیب دارای ظرفیت ویژه F/g 217 و 187 بود، در حالی که کامپوزیت آنها دارای ظرفیت F/g 550 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.