بررسی اثر پارامترهای سنتزی اکسایش الکتروشیمیایی در حضور آمونیوم سولفات بر رفتار الکتروشیمیایی پارچه کربنی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، اکسایش الکتروشیمیایی پارچه کربنی با تغییر پارامترهای سنتزی از جمله دما، تجدید الکترولیت، نوع کاتیون و غلظت اکسنده، زمان و مقدار پتانسیل اعمالی مورد بررسی قرارگرفته است. اثر هر یک از پارامترهای ستنزی اشاره شده با مطالعه رفتار الکتروشیمیایی پارچه‌های کربنی اکسیدشده توسط آزمون‌های ولتامتری چرخه‌ای (CV) و شارژ/دشارژ جریان ثابت (GCD) بررسی شده است. اکسایش الکتروشیمیایی پارچه کربنی با تکنیک پتانسیواستات و در حضور اکسنده آمونیوم سولفات ((NH4)2SO4) انجام شده است. نتایج این پژوهش مقدار مطلوب پارامترهای سنتزی برای دستیابی به پارچه کربنی اکسیدشده با ظرفیت خازنی بالا را مشخص کردند. در بخش دوم این پژوهش اکسایش الکتروشیمیایی پارچه کربنی با روش مرسوم اکسایش هیدروترمال در حضور اسید نیتریک (HNO3) مقایسه شده و کارآیی این دو روش در دستیابی به پارچه کربنی فعال با ظرفیت خازنی بالا مورد مقایسه قرارگرفته است. نتایج نشان داد که روش الکتروشیمیایی روش بسیار مطلوبی برای فعالسازی پارچه کربنی در مدت زمان کوتاه به منظور استفاده در کاربردهای ابرخازن است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study the effects of synthetic parameters of electrochemical oxidation with ammonium sulfate on electrochemical behavior of carbon cloth

نویسندگان [English]

  • Alireza Rahmanian
  • Leila Naji
Faculty of Chemistry, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, the synthetic parameters of electrochemical oxidation of carbon cloth including electrolyte temperature, electrolyte refreshing, cation content and concentration of oxidant, oxidation time and applied potential were studied. The electrochemical behaviors of oxidized carbon cloths were examined by cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge/discharge (GCD) in sulfuric acid (H2SO4) as electrolyte using a potentiostat/galvanostat analyzer. The electrochemical oxidation was carried out using a potentiostat technique in the presence of ammonium sulfate ((NH4)2SO4) as an inorganic oxidant. Results indicated the optimum synthetic parameters for achieving a high capacitance oxidized carbon cloth. In second part, the electrochemical oxidation of carbon cloth using the optimized parameters was comprised with hydrothermal oxidation route by using concentrated nitric acid (HNO3) regarding the electrochemical activity of their resultant oxidized and activated carbon cloths. The results showed that the electrochemical oxidation is desirable route for activating the carbon cloth quickly for use in supercapacitor applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrochemical oxidation
  • Carbon cloth
  • Ammonium sulfate
  • Electrochemical capacitance

مراجع

[1] J. Liu, Q. Wang and P. Liu, J. Colloid Interface Sci. 546 (2019) 60.
[2] W. Zhang, R. Guo, J. Sun, L. Dang, Z. Liu, Z. Lei and Q. Sun, J. Colloid Interface Sci. 553 (2019) 705.
[3] Z. Miao, Y. Huang, J. Xin, X. Su, Y. Sang, H. Liu and J.-J. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces. 11 (2019) 18044.
[4] D. Wu and W. Zhong, J. Mater. Chem. A. 7 (2019) 5819.
[5] J. Zhang, J. Sun, T. Ahmed Shifa, D. Wang, X. Wu and Y. Cui, Chem. Eng. J. 372 (2019) 1047.
[6] Q. Zhang, B. Sun, J. Sun, N. Wang and W. Hu, J. Electroanal. Chem. 839 (2019) 39.
[7] H. Jeon, J.M. Jeong, S.B. Hong, M. Yang, J. Park, D.H. Kim, S.Y. Hwang and B.G. Choi, Electrochim. Acta. 280 (2018) 9.
[8] W. Zhao, Y. Zheng, L. Cui, D. Jia, D. Wei, R. Zheng, C. Barrow, W. Yang and J. Liu, Chem. Eng. J. 371 (2019) 461.
[9] D. Ye, Y. Yu, J. Tang, L. Liu and Y. Wu, Nanoscale. 8 (2016) 10406.
[10] G. Wang, H. Wang, X. Lu, Y. Ling, M. Yu, T. Zhai, Y. Tong and Y. Li, Adv. Mater. 26 (2014) 2676.
[11] Z. Chen, L. Zheng, T. Zhu, Z. Ma, Y. Yang, C. Wei, L. Liu and X. Gong, Adv. Electron. Mater. 5 (2019) 1800721.
[12] T. Qin, S. Peng, J. Hao, H. Li, Y. Wen, Z. Wang, J. Huang, F. Ma, J. Hou and G. Cao, Electrochim. Acta. 292 (2018) 39.
[13] S.A. Razali, Rusi and S.R. Majid, Ionics. 25 (2019) 2575.
[14] T.A. Babkova, H. Fei, N.E. Kazantseva, I.Y. Sapurina and P. Saha, Electrochim. Acta. 272 (2018) 1.
[15] S.A. Razali and S.R. Majid, Materials & Design. 153 (2018) 24.
[16] Q. Wang, W. Ren, F. Gao, C. Qiu, Q. Wang, F. Gao and C. Zhao, ChemElectroChem. 6 (2019) 1768.
[17] N. Cheng, Q. Liu, J. Tian, Y. Xue, A.M. Asiri, H. Jiang, Y. He and X. Sun, Chem. Commun. 51 (2015) 1616.
[18] D. Xu, D. Chao, H. Wang, Y. Gong, R. Wang, B. He, X. Hu and H.J. Fan, Adv. Electron. Mater. 8 (2018) 1702769.
[19] Y. Yi, G. Weinberg, M. Prenzel, M. Greiner, S. Heumann, S. Becker and R. Schlögl, Catal. Today. 295 (2017) 32.
[20] M. Sevilla, G.A. Ferrero and A.B. Fuertes, Chemistry – A European Journal. 22 (2016) 17351.
[21] M.G. Hosseini and E. Ariankhah, J. Appl. Chem. 11 (2016) 147.
[22] M. Morita, R. Arizono, N. Yoshimoto and M. Egashira, J. Appl. Electrochem. 44 (2014) 447.
[23] M. Foroutan and L. Naji, Electrochim. Acta. 301 (2019) 421.
[24] W.-Y. Ko, Y.-C. Liu, J.-Y. Lai, C.-C. Chung and K.-J. Lin, ACS Sustainable Chem. Eng. 7 (2019) 669.
[25] H. Rasouli, L. Naji and M.G. Hosseini, RSC Adv. 7 (2017) 3190.
[26] M. Fouladvand, L. Naji and M. Javanbakht, J. Appl. Chem. 15 (2020) 257, in Persian.
شیمى کاربردى روز
دوره 16، شماره 58
فروردین 1400
صفحه 63-76

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار