Metal-organic framework composite based materials for hybrid supercapacitors

Pil benzeri ve kapasitif elektrotlardan oluşan hibrit süper kapasitörler, uygun güç ve yoğunlukları nedeniyle umut verici enerji depolama cihazları olarak kabul edilir. Yüksek özgül kapasitanslara, yüksek performansa ve istenen tokluğa sahip pil benzeri ve kapasitif elektrotların stili ve üretimi, hibrit süper kapasitörlerin genel enerji depolama performansını iyileştirmek için çok önemlidir. İşlevsel özelliklere, ayarlanabilir kimyasal yapılara sahip metal-organik yapılar (MOF), verimli hibrit süper kapasitörlerin yapımında kullanılabilir. Süper kapasitör uygulamalarında farklı tipte MOF kalsinasyonları incelenmiştir. Bu çalışmada, metal öncülü olarak Co(NO3)2.6H2O, organik ligantlar olarak 1,4-benzendikarboksilat(BDC) ve 1-vinilimidazol (1-VIM) kullanılarak standart solvotermal koşullar altında kobalt bazlı bir 2D koordinasyon polimeri hazırlandı. Çözücü olarak N,N-dimetilformamid (DMF) ve etanol kullanıldı.Solvotermal reaksiyonla 2D koordinasyon polimeri [Co3(BDC)3(1-vim)2] elde edildi ve termogravimetri/diferansiyel termal analiz (TA), toz X-ışını kırınımı (PXRD) ve Fourier dönüşümleri kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edildi. TA sonuçları, [Co3(BDC)3(1-vim)2]'nin üç ana aşamada ayrıştığını ve son olarak Co3O4 oluşumunun gözlendiğini doğruladı. FTIR sonuçlarında vinil, karboksil ve C—H'nin farklılaşması gözlendi. Oluşan kristal yapıları karakterize etmek için toz X-ışını verileri kullanıldı. Kobalt bazlı aktif maddeler olan Co3O4, ısıl işlemlerle elde edilmiş ve toz X-ışını kırınımı ile karakterize edilmiştir. Süper kapasitörler için elektrotların yapımında bağlayıcı malzeme olarak poliviniliden florür ve iletkenliği iyileştirmek için iletken karbon kullanıldı. [Co3(BDC)3(1-vim)2] ve Co3O4'ün elektrokimyasal performansı, KOH ve Na2SO4 elektrolitinde üç elektrotlu bir sistemde döngüsel voltammetri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile incelendi. Döngüsel voltametri sonuçlarının değerlendirilmesi için alan hesaplamaları yapıldı ve kapasite değerleri hesaplandı. Hesaplanan kapasite değerleri literatür ile karşılaştırmalı olarak verildi. Sonuçlar literatür değerleri ile uyumludur.