سنتز نانوکامپوزیتهای دی اکسید منگنز/کربن به روش سونوشیمی و کاربرد آن در ابرخازنها

نانوکامپوزیتهای کربن بلک/دیاکسید منگنز، گرافیت/دیاکسید منگنز، کربن بلک/گرافیت/دیاکسید منگنز، کربن ولکان/دیاکسید منگنز و نانولولهکربنی/دی اکسید منگنز به روش سونوشیمی و در محلول آبی سولفات منگنز و برومات پتاسیم سنتز شد. ویژگیهای الکتروشیمیایی نانوکامپوزیتها با نسبتهای وزنی متفاوت توسط ولتامتری چرخهای، کرونوپتانسیومتری و طیف امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. خواص فیزیکی، ساختار، ریخت شناسی و مساحت سطحی نانوکامپوزیتها به وسیله تکنیکهای پراش اشعه ایکس، آنالیز حرارتی، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و ایزوترم جذب نیتروژن (bet) بررسی شد. دادههای الکتروشیمیایی نانوکامپوزیتها در محلول na2so4، 5/0 مولار با ph 3.3 رفتار خازنی را نشان می دهد. نانوکامپوزیتها دارای رفتار شبه خازنی، برگشتپذیری و عملکرد الکتروشیمیایی بسیار خوبی در بازه پتانسیل 0/0 تا 0/1 ولت نسبت به الکترود ag/agcl بودند. بهترین نسبت وزنی نانوکامپوزیت ها براساس خواص ابرخازنی انتخاب شدند. بهترین نسبت وزنی دی اکسید منگنز و مواد کربنی در کامپوزیت برابر، 65/35 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/کربن بلک ، 60/40 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/گرافیت، 56/22/22 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/کربن بلک/گرافیت، 75/25 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/کربن ولکان و 65/ 35 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/نانولولههایکربنی است. ظرفیت ویژه این کامپوزیتها برابر، fg-1 313 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/کربن بلک، fg-1 318 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/گرافیت ، fg-1 328 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/کربن بلک/گرافیت، fg-1 309 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/کربن ولکان و fg-1 359 برای کامپوزیت دیاکسید منگنز/نانولولهکربنی در سرعت روبش mvs-1 5 و در محلول na2so4، 5/0 مولار است. طیف امپدانس الکتروشیمیایی کامپوزیتهای ذکر شده مقاومت انتقال بار کمتر و ظرفیت بیشتری را نسبت به دیاکسید منگنز و سایر کامپوزیتها با ترکیب وزنی مختلف را نشان میدهد. همچنین این کامپوزیتها چگالی انرژی و چگالی توان بیشتری نسبت به دیاکسید منگنز و سایر کامپوزیتها با ترکیب وزنی مختلف را نشان میدهد. الکترودهای شامل این کامپوزیتها طول عمر و پایداری بالایی را در طی 1000 چرخه نشان دادند. تصاویر sem نشان میدهد دیاکسید منگنز سنتز شده دارای قطر 50 تا 80 نانومتر است درحالیکه قطر ذرات دیاکسید منگنز در کامپوزیتهای کربنی کمتر است و بین 20 تا 60 نانومتر است. مساحت سطحی محاسبه شده از منحنی bet برای نانوکامپوزیت های دیاکسید منگنز/کربن بلک، دیاکسید منگنز/گرافیت، دیاکسید منگنز/کربن ولکان و دیاکسید منگنز/نانولولهکربنی به ترتیب m2gr-1 117، m2gr-1 98، m2gr-1 105 و m2gr-1 154 است. همچنین قطر حفرات نمونه ها در محدوده 13-19 نانومتر است.