Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá hiệu suất của điện cực oxit niken được phân bố bằng dòng điện cho siêu tụ điện điện hóa
Tóm tắt
Điện cực oxit niken (NiO) có cấu trúc nano đã được chế tạo bằng cách sử dụng trạm làm việc điện hóa hoạt động ở chế độ dòng điện không đổi trong ứng dụng siêu tụ điện. Cấu trúc tinh thể hình lập phương và hình thái kiểu tấm nano của điện cực NiO tổng hợp đã được xác nhận qua phân tích nhiễu xạ tia X và kính hiển vi quét điện tử. Nghiên cứu về độ ướt được thử nghiệm bằng cách đo góc tiếp xúc, cho thấy tính chất ưa nước của điện cực NiO với góc tiếp xúc là 59°. Sự hiện diện của các dải đặc trưng của niken và oxy trong quang phổ EDAX và XPS đã xác nhận sự hình thành NiO. Tính chất siêu tụ điện của điện cực NiO đã được thử nghiệm bằng biểu đồ voltamogram tĩnh điện (CV) trong các điện giải Na2SO4, KOH, NaOH 1 M trong khoảng tiềm năng từ − 1.1 đến 0.9 V, từ 0 đến 0.4 V và từ − 1.2 đến 0.4 lần lượt. Nghiên cứu CV cho thấy độ điện dung đặc trưng tối đa đạt được là 481.16 Fg− 1 cho Na2SO4 1 M. Các giá trị công suất đặc trưng, năng lượng đặc trưng và hiệu suất coulomb của điện cực NiO lần lượt là 19.48 kW kg− 1, 60.12 Whkg− 1, và 92.31%. Trong khi đó, nó thể hiện tuổi thọ chu kỳ tuyệt vời với 92.3% điện dung đặc trưng được giữ lại sau 1000 chu kỳ. Những kết quả này cho thấy rằng điện cực NiO là ứng cử viên tiềm năng cho các siêu tụ điện màng mỏng trong tương lai và các cấu trúc điện tử vi khác.
Từ khóa
#NiO #điện cực #siêu tụ điện #điện hóa #phân tích XPS #năng lượng đặc trưng #độ điện dungTài liệu tham khảo
B.E. Conway, Electrochemical super capacitors Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, (1999), pp. 221–224
B. E. Conway, Transition from supercapacitor to battery behaviour in electrochemical energy storage, J. Electro. Soc. 138, 1539 (1991)
A. Burke, Ultracapacitors : why, how and where is the technology, J. Power Sour. 91, 37 (2000)
J. P. Zheng, T. R Jow, A new charge storage mechanism for electrochemical capacitors, J. Electro. Soc. 142, L6 (1995)
J. P. Zheng, P. J. Cygan, T. R Jow, Hydrous ruthenium oxide as an electrode material for electrochemical capacitors, J. Electro. Soc. 142, 2699 (1995)
K.C. Liu, M. A. Anderson, Porous nickel oxide/nickel films for electrochemical capacitors, J. Electro. Soc. 143, 124 (1996)
S. H Lee, C. E Tracy, J. R. Pitts, Effect of nonstoichiometry of nickel oxides on their supercapacitor behavior, Electro. Solid-State Lett. 7, A299 (2004)
Y.G. Wang, Y.Y. Xia, Electrochemical capacitance characterization of NiO with ordered mesoporous structure synthesized by template SBA-15. Electrochim. Acta 51, 3223 (2006)
S. T. Navale, V.V. Mali, S.A. Pawar, R.S. Mane, M. Naushad, F.J. Stadler, V.B. Patil, Electrochemical supercapacitor development based on electrodeposited nickel oxide Film, RSc. Adv. 5, 51961 (2015)
V. Srinivasan, J.W. Weidner, An electrochemical route for making porous nickel oxide electrochemical capacitors, J. Electrochem. Soc. 144, L210 (1997)
A.D. Jagadale, V.S. Kumbhar, D.S. Dhawale, C.D. Lokhande, Potentiodynamically deposited nickel oxide (NiO) nanoflakes for pseudocapacitors, J. Electroanalytical Chem. 704, 90 (2013)
B.O. Park, C.D. Lokhande, H.S. Park, K.D. Jung, O.S. Joo, Electrodeposited ruthenium oxide (RuO2) films for electrochemical supercapacitors. J. Mater. Sci. 39, 4313 (2004)
B.O. Park, C.D. Lokhande, H.S. Park, K.D. Jung, O.S. Joo, Performance of supercapacitor with electrodeposited ruthenium oxide film electrodes-effect of filmthickness. J. Power Sour. 134, 148 (2004)
M.S. Wu, Y.A. Huang, C.H. Yang, J.J. Jow, Electrodeposition of nanoporous Nickel oxide film for electrochemical capacitors, Inter. J. Hydrogen Energy 32, 4153 (2007)
V.V. Kondalkar, S.S. Mali, N.B. Pawar, R.M. Mane, S. Choudhury, C.K. Hong, S. P., Patil, microwave- assisted rapid synthesis of highly porous TiO2 thin films with nanocrystalline framework for efficient photo electrochemical conversion. Electrochim. Acta 143, 89 (2014)
H.L. Chen, Y.M. Lu, W.S. Hwang, Effect of film thickness on structural and electrical properties of sputter-deposited nickel oxide films, Mater. Transact. 46, 872 (2005)
L. Chengzhi, L. Delong, W. Wenhui, Z. Yupeng, P. Chunxu, Preparation of porousmicro–nano- structure NiO/ZnO heterojunction and its photocatalytic property, RSC Adv. 4, 3090 (2014)
O. Bockman, T. Ostvold, G. A. Voyiatzis, G. N. Papatheodorou, Raman spectroscopy of cemented cobalton zinc substrates, Hydrometallurgy, 55, 93 (2000)
G.S. Gund, D.P. Dubal, S.B. Jambure, S.S. Shinde, C.D. Lokhande, Temperature influence on morphological progress of Ni(OH)2 thin films and its subsequent effect on electrochemical supercapacitive properties. J. Mater. Chem. A1, 4793 (2013)
R. Kotz, M. Carlen, Principles and applications of electrochemical capacitors. Electrochim. Acta 45, 2483 (1999)
P. D. More, P. R. Jadhav, S. M. Ingole, Y. H. Navale, V. B. Patil, Preparation, structural and electrochemical supercapacitive properties of sprayed manganese oxide film electrode, J. Mater. Sci. 1, 28 (2017)
Y.H. Navale, S.M. Ingole, S.T. Navale, F.J. Stadler, R.S. Mane, Mu.. Naushad, V.B. Patil, Electro- synthesized fibrous polyaniline electrode as an active electrochemical supercapacitor material. J. Colloid Interf. Sci. 487, 458 (2017)
D. Yan, P. Yan, S. Cheng, J. Chen, R. Zhuo, J. Feng, G. Zhang, Fabrication, in-depth characterization, and formation mechanism of crystalline porous birnessite MnO2 film with amorphous bottom layers by hydrothermal method. Cryst. Growth Des. 9, 218 (2009)
U.M. Patil, R.R. Salunkhe, K.V. Gurav, C.D. Lokhande, Chemically deposited nanocrystalline NiO thin films for supercapacitor application, App. Surf. Sci. 255, 2603 (2008)
Y.Z. Zheng, H.Y. Ding, M.L. Zhang, Preparation and electrochemical properties of nickel oxide as a supercapacitor electrode material. Mater. Res. Bull. 44, 403 (2009)
Y. Wang, Y. Xia, Electrochemical capacitance characterization of NiO with ordered mesoporous structure synthesized by template SBA-15. Electrochim. Acta 51, 3223 (2006)
N. Duraisamy, A. Numan, K. Ramesh, K.H. Choi, S. Ramesh, S. Ramesh, Investigation on structural and electrochemical properties of binder free nanostructured nickel oxide thin film. Mater. Lett. 161, 694 (2015)
B. Ren, M. Fan, Q. Liu, J. Wang, D. Song, X. Bai, Hollow NiO nanofibers modified by citric acid and the performances as supercapacitor electrode. Electrochim. Acta 92, 197 (2013)
A.I. Inamdar, Y.S. Kim, S.M. Pawar, J.H. Kim, H. Im, H. Kim, Chemically grown, porous, nickel oxide thin-film for electrochemical supercapacitors, J. Power Sour. 196, 2393 (2011)
S. Vijayakumar, S. Nagamuthu, G. Muralidharan, Supercapacitor studies on NiO nanoflakes synthesized through a microwave route. ACS Appl. Mater. Interf. 5, 2188 (2013)
S. Ding, T.Zhu, J.S. Chen, Z. Wang, C. Yuan, X.W. Lou, Controlled synthesis of hierarchical NiO nanosheet hollow spheres with enhanced supercapacitive performance. J. Mater. Chem. 21, 6602 (2011)
W. Xing, F. Li, Z.F. Yan, G.Q. Lu, Synthesis and electrochemical properties of mesoporous nickel oxide, J. Power Sour. 134, 324 (2004)
N. Duraisamy, A. Numan, S. O. Fatin, K. Ramesh, S. Ramesh, Facile sonochemical synthesis of nanostructured NiO with different particle sizes and its electrochemical properties for supercapacitor application, J. Colloid Interf. Sci. 471, 136 (2016)
M.S. Wu, M.J. Wang, J.J. Jow, Fabrication of porous nickel oxide film with open macropores by electrophoresis and electrodeposition for electrochemical capacitors, J. Power Sour. 195, 3950 (2010).
H.M. Shiri, M. Aghazadeh, Synthesis, characterization and electrochemical properties of capsule-like NiO nanoparticles. J. Electrochem. Soc. 159, E132 (2012)
M.S. Wu, C.Y. Huang, K.H. Lin, Electrophoretic deposition of nickel oxide electrode for high-rate electrochemical capacitors, J. Power Sour. 186, 557 (2009)
M.S. Wu, C.H. Yang, M.J. Wang, Morphological and structural studies of nanoporous nickel oxide films fabricated by anodic electrochemical deposition techniques. Electrochim. Acta 54, 155 (2008)
Y. Z. Zheng, H. Y. Ding, M. Zhang, Preparation and electrochemical properties of nickel oxide as a supercapacitor electrode material, Mater. Res. Bull. 44, 403 (2009)
Y. Zhang, Y. Gui, X. Wu, H. Feng, A. Zhang, L. Wang, T. Xia, Preparation of nanostructures NiO and their electrochemical capacitive behaviours. Int. J. Hydrogen Energy 34, 2467 (2009)
M.S. Wu, C. Y. Huang, K. H. Lin, Electrophoretic deposition of nickel oxide electrode for high- rate electrochemical capacitors, J. Power Sour. 186, 557 (2009)