سنتز الکتروشیمیایی نانو mno2 و بررسی رفتار الکتروشیمیایی آن

در کار پژوهشی حاضر، نانو ساختارهای منگنزدیوکسید به طریق الکتروشیمیایی به روشهای مختلف از قبیل گالوانواستاتیک، پتانسیواستاتیک، ولتامتری چرخه ای ، ولتامتری خطی و نیز ترکیبی از روشهای ولتامتری چرخه ای با روشهای گالوانواستات یا پتانسیواستات سنتز شدند. تاثیر هر یک از این روشها بر ساختار بلوری، مورفولوژیکی و نیز رفتار الکتروشیمیایی منگنزدیوکسید سنتز شده، با استفاده از تکنیکهای xrd، sem و نیز تستهای ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت.نمونه های سنتز شده به روش گالوانواستاتیک (با دانسیته جریان ma/cm24) دارای بیشترین میزان ترک سطحی می باشند که به دلیل حبس شدن میزان زیادی بخار آب و اکسیژن در آن در حین عمل ترسیب می باشد. همین امر باعث ضعف ساختار بلوری آن شده و در نتیجه این نمونه دارای عملکرد بسیار ضعیف الکتروشیمیایی در محیط پتاسیم هیدروکسید، در نتیجه واپاشی ساختاری در حین فرایندهای شارژ و دشارژ می باشد. در سنتز به روش پتانسیواستات، ولتاژ مناسب برای ترسیب با توجه به تستهی الکتروشیمیایی و نیز تصاویر sem، 650 میلی ولت نسبت به الکترود رفرانس mse می باشد. نمونه های سنتز شده در این ولتاژ دارای مورفولوژی بهتر (قطر کمتر و طول بیشتر برای نانورد و در نتیجه مساحت سطحی بالاتر) می باشند. این نمونه دارای ظرفیت فارادایی بیشتر و رفتار ابرخازنی و نیز عملکرد الکتروشیمیایی بهتر به عنوان ماده الکترودی باتری قلیایی می باشد. در سنتز به روش ولتامتری چرخه ای، محدوده ولتاژ عامل تعیین کننده در مورفولوژی و ساختار بلوری نمونه می باشد. سنتز در محدوده ولتاژ کمتر (350-0) میلی ولت منجر به تشکیل نانوردهایی با طول بیشتر و سطوح صافتر با قطری تقریبا برابر با نمونه سنتز شده در محدوده (650-0) میلی ولت نسبت به الکترود رفرانس mse می گردد. همچنین سنتز در محدوده کمتر باعث کمتر شدن درجه بلوری نمونه و آمورف شدن هر چه بیشتر آن می گردد. سنتز در محدوده ولتاژ کمتر سبب ایجاد نمونه هایی با ظرفیت فارادایی بیشتر و رفتار ابر خازنی بهتر نسبت به نمونه های سنتز شده در محدوده ولتاژ بیشتر می گردد. ولی این نمونه ها دارای عملکرد الکتروشیمیایی ضعیف به عنوان ماده الکترودی باتری آلکالاین می باشند که احتمالا به دلیل ضعف هر چه بیشتر ساختار بلوری آنها می باشد. ولتامتری خطی سبب ایجاد ساختارهای منگنزدیوکسید با کمترین درجه بلوری در میان سایر روشهای سنتز گردید. تاثیر محدوده ولتاژ ترسیب در ولتامتری خطی همانند ولتامتری چرخه ای البته با شدت بیشتر مشاهده می گردد. سنتز در محدوده ولتاژ (350-0) میلی ولت نسبت به الکترود رفرانس mse باعث ایجاد نانوردهایی با بیشترین طول و کمترین قطر در بین سایر روشهای سنتز گردید. روش سنتز ترکیبی باعث ایجاد مورفولوژی متفاوت نسبت به روشهای سنتز مجزا گردید. در روش ترکیبی ولتامتری چرخه ای- پتانسیواستات آغاز ترسیب با روش پتانسیواستات باعث ایجاد مورفولوژی بهتر شده و در نتیجه سبب بهبود نسبی عملکرد الکتروشیمیایی می گردد. در مقایسه دو روش ترکیبی ولتامتری چرخه ای- پتانسیواستات و ولتامتری چرخه ای- گالوانواستات، روش اول باعث رفتار ابرخازنی بهتر و روش دوم باعث رفتار الکتروشیمیایی بهتر به عنوان ماده الکترودی باتری آلکالاین شد