بهبود کامپوزیت Zif-12 به کمک مواد دوبعدی کاربید تیتانیوم و نقش آن به عنوان آند و بررسی ویژگی الکتروشیمیایی در باتری¬های لیتیوم یون

Abstract

چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs)، به عنوان نسلی از مواد متخلخل، به دلیل عوامل فوق‌العاده‌ای مانند ساخت آسان، استحکام حرارتی و شیمیایی بالا، چگالی کم و ساختار مرتب بالا، تحقیقات زیادی را به خود جلب کرده‌اند. چارچوب‌های فلزی-آلی از خوشه‌های فلزی و لیگاندهای آلی ساخته شده‌اند و چارچوب‌های سه‌بعدی حاوی ساختارهای کریستالی مختلف با قطر منافذ و گروه‌های عملکردی تنظیم‌شده را بر روی پیوندهای آلی تشکیل می‌دهند. بنابراین، مواد چارچوب‌ فلزی-آلی دستاوردهای غالب در زمینه انرژی نشان می¬دهد. شایان ذکر است، یک چارچوب ایمیدازولات زئولیت مبتنی بر کبالت (Co-ZIF) یک ماده معمولی چارچوب‌های فلزی-آلی مبتنی بر کبالت است که به عنوان یک پیش ساز برجسته برای آند لیتیوم یون باتری¬ها استفاده می¬شود. نانوذرات Zif-12 برای کاربرد به عنوان مواد آندی در باتری‌های لیتیوم یون قابل شارژ با روش هم¬رسوبی سنتز شد. سپس به کمک حام فراصوت کاربید تیتانیوم به Zif-12 اضافه شد. اندازه نانوذرات با توجه به پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری در محدوده نانومتر بود. عملکردهای الکتروشیمیایی ترکیب سنتز شده آند بهبود عملکرد الکتروشیمیایی را نشان داد، بر همین اساس، ظرفیت اولیه برای Zif-12 و Zif-12-Ti3C2 به ترتیب 507 میلی آمپر ساعت بر گرم و 639.52 در محدوده ولتاژ ۰.۰۱-۳.۰ ولت با جریان ۰.۱ آمپر بر گرم را گزارش شد. پس از ۱۰۰ چرخه، ظرفیت در 243.33 میلی آمپر ساعت بر گرم و 316.44 میلی آمپر ساعت بر گرم باقی ماند. تصاویر آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس تایید کننده سنتز موفق است، هم¬چنین با توجه به داده¬های BET می¬توان نتیجه گرفت مساحت سطح بالا چهارچوب آلی فلزی به بهبود عملکرد الکتروشیمیایی آند کمک می‌کند، مسیرها و مکان‌های متعددی را برای انتقال و ذخیره‌سازی لیتیوم فراهم می‌کند و بر این اساس به افزایش ظرفیت کمک می‌کند.