Persiapan ZnO Nanopartikel menggunakan Ultrasonic danTeknik microwave

Tujuan dari penelitian ini adalah penyusunan nanopartikel Zinc Oxide , dengan menggunakan ultrasonik dan teknik microwave ; untuk mereka gunakan sebagai elektrokimia supercapacitors.Penyusunan oksida seng nanopartikel dilakukan dengan menggunakan metode prekursor hidrogen .Parameter proses yang bervariasi selama eksperimen adalah waktu , microwave dan daya ultrasonik , konsentrasi ZnCl2 dan konsentrasi Hidrazin Hydrate. Pada karakterisasi sampel menggunakan Cyclic Voltametri , ZnO dengan diperoleh karbon aktif di Na2SO4 memberikan wilayah jendela lebar , dengan spesifik kapasitansi ZnO oksida komposit dalam elektrolitkurang lebih sama dengan 250 F / g. Analisis impedansi AC mengungkapkan bahwa ZnO dengan diperoleh karbon aktif ditingkatkan konduktivitas , dengan mengurangi internal resistensi dari 2500 ohm sampai 22 ohm . Lebih Jauh Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan X - Ray Diffraction ( XRD ) teknik . Hal ini menunjukkan bahwa partikel terbentuk adalah ZnO , dan ukuran partikel menggunakan Scherrer Formula adalah < 100 nm . Karakterisasi lain sepertiScanning Electron Microscopy ( SEM ) juga dilakukan pada sampel .

Pendahuluan

Kepentingan intens dalam kelompok logam nano atau koloid adalah hasil penting teoritis dan potensi aplikasi . Sifat kimia dan fisik mereka berbeda dari orang-orang dari logam massal karena permukaan atau kuantum efek ukuran . Oleh karena itu , persiapan logam nano cluster atau koloid dengan sifat yang diinginkan merupakan tantangan yang signifikan . Pendekatan yang berbeda untuk persiapan logam nanopartikel telah dilaporkan , seperti kimia pengurangan , fotolisis UV , dekomposisi termal , logam deposisi uap , sintesis elektrokimia dan dekomposisi SONOKIMIA

Partikel nukleasi singkat logam dalam larutan , yangdapat distabilkan oleh agen koloid melindungi , terbentukdengan dekomposisi kompleks logam rendah valensi danbeberapa turunan organik dari logam transisi di bawahaksi panas, cahaya , atau USG . Baru-baru ini , pemanasan dimicrowave oven rumah tangga sederhana yang diusulkan untukmempersiapkan partikel logam nanosized dan koloid . itugelombang elektromagnetik panas substrat seragam , terkemukauntuk nukleasi lebih homogen dan agregasi lebih pendekwaktu . decomposition2 SONOKIMIA metode memiliki jugaberhasil dikembangkan yang juga didasarkan padaprinsip yang sama .

Supercapacitors elektrokimia saat subjekPenelitian terkonsentrasi karena mereka bisa sangatberguna sebagai perangkat penyimpanan energi ketika digunakan bersamadengan baterai isi ulang atau sel bahan bakar . Dalam sepertikonfigurasi , untuk super untuk memberikan puncak

listrik , elektroda dari supercapacitors ini haruskhusus dirancang untuk menghasilkan tertentu tidak hanya lebih tinggikapasitansi , tetapi konduktivitas elektronik juga lebih besar dengandidefinisikan dengan baik sifat antarmuka . Hal ini dapat dicapai jikaelektroda memiliki lanjutan pra - modulated konduktivitas elektronik,tekstur permukaan , integritas kimia , dan faradic tinggibiaya proses transfer. Sebagai perangkat penyimpanan energi yang unik yang menunjukkan daya tinggikepadatan dan siklus hidup yang panjang , kapasitor elektrokimia memilikimenemukan peran yang semakin penting dalam sumber-sumber daya untukkendaraan listrik hibrida , perangkat elektronik mobile, dllMenurut mekanisme penyimpanan energi , elektrokimiakapasitor dapat dibagi menjadi dua catalogues-elektrokimia kapasitor double-layer dan redokssupercapacitors . Di bekas , penyimpanan energi muncul terutamadari pemisahan biaya elektronik dan ion diantarmuka antara bahan elektroda dan elektrolitsolusi . Pada prinsipnya , itu elektrostatik . bahan karbondengan luas permukaan spesifik yang tinggi , seperti karbon aktif ,diaktifkan serat karbon kain , aerogels karbon / busa dankarbon nanotube ( CNT ) , dll , biasanya digunakan sebagaibahan elektroda kapasitor elektrokimia . dalamterakhir, reaksi Faradic cepat berlangsung di elektrodabahan pada potensial karakteristik seperti di baterai , danmenimbulkan apa yang disebut pseudo- kapasitor . elektroaktifbahan dengan beberapa negara oksidasi atau struktur , sepertioksida logam transisi dan polimer melakukan digunakan .Saat ini, supercapacitors elektrokimia , yangmenggabungkan keunggulan dari kedua lapisan ganda kapasitansidan pseudo- kapasitansi , telah menjadi subjekelectrochemists .

Oksida logam diproyeksikan sebagai calon yang lebih baik Karbondan bahan RuO2 dalam menanamkan fitur yang diinginkan . iniadalah karena fakta bahwa pilihan preparatif besar membukacara untuk modulasi sifat fisiko - kimia untuktingkat yang diperlukan .

Dengan tujuan ini , penyelidikan ini bertujuanberkembang protokol rinci untuk mempersiapkan oksida logam dibentuk yang berbeda baik difungsikan dan non - difungsikan ,yang akan menjadi bahan sebagai dasar untuk fabrikasi elektroda ,cocok untuk aplikasi super . Dalam penelitian ini,direncanakan pertama untuk memeriksa kedua kavitasi ultrasonik danmicrowave pemanasan pendekatan untuk mendorong pra dikandungciri-ciri morfologi dengan aktivitas elektrokimia yang lebih baik .Teknik Karakterisasi yang digunakan adalah voltametri siklik .Karakterisasi lebih lanjut yang melibatkan SEM dan XRD dilakukanuntuk mempelajari sifat seperti - hubungan antara kimiaStruktur / fitur permukaan dan properti capacitative ,conducitivity elektronik , kemampuan biaya penyimpanan internal danperlawanan .

2. experimen

2.1 Persiapan ZnO NanopartikelPartikel ZnO disusun dengan menggunakan ZnCl2 sebagai reaktan utamadan prekursor hidrogen - hidrazin hidrat .

Konsentrasi yang berbeda dari ZnCl2 dan hidrazin hidrat yangdigunakan seperti yang ditunjukkan dalam tabel 1 .Menurut calculations1, ZnCl2 dan hidrazin hidratKonsentrasi molar harus dalam rasio 1 : 4 . Yang Berbedasolusi tersebut , dari 100 ml masing-masing , yang disusun dengan menggunakan airsebagai pelarut untuk partikel ZnCl2 . Setelah persiapan , inisolusi menjadi sasaran untuk memperlambat dan pengadukan kontinu padapengaduk magnetik untuk reaksi untuk melanjutkan sampai selesai .

Partikel ZnO yang terbentuk menjadi sasarana . microwave Pemanasanb . ultrasonic kavitasiKondisi dipertahankan untuk masing-masing metode ini adalahtertera di bawah ini .

a . microwave Heating4Sampel 1 sampai 4 menjadi sasaran 20 menit dari microwavepemanas untuk 10 % , 20 % dan energi gelombang mikro 30 % .Sampel 5 dan 6 menjadi sasaran 60 menit dari microwavepemanas untuk berbagai tingkat energi gelombang mikro .

b . ultrasonicationSampel 1 sampai 4 menjadi sasaran 20 menit dari ultrasonication20 % , 30 % dan energi ultrasonik 40 % . Sampel 5 dan 6menjadi sasaran 60 menit dari ultrasonication .Pada akhir reaksi , endapan halus diamati .Produk disaring melalui pompa hisap . ituEndapan dicuci bersih dengan air dan kemudiandiikuti oleh alkohol ( ethanol / Alkohol ab . / metanol ) .

Sampel kemudian dikeringkan dalam ruang vakum di 60◦C selama 4-6 jam . Sampel dikeringkan kemudian dikarakterisasi menggunakancyclic voltametri

2.2 Persiapan elektroda karbonKarbon aktif ( Aldrich ) dicampur dengan ZnO dalam rasio1 : 3 dibuat menjadi pasta dengan menggunakan Polyvinyldienefluoridesebagai pengikat ( 1gm dari PVDF dilarutkan dalam 100 ml Nmethylpyrrolidine )dan disisipkan dalam elektroda SS . pasta inikemudian diaplikasikan dengan kuas untuk pra - ditimbang stainless

baja arus kolektor dan dikeringkan pada suhu kamar .

2.3 elektrodeposisiSebuah sistem tiga - elektroda dipekerjakan dengan jenuhelektroda kalomel sebagai elektroda referensi . Sebuah foil platinum( 5 cm2) Digunakan sebagai elektroda counter dan Diaktifkankarbon dicampur dengan ZnO disisipkan ke elektroda SS adalahdigunakan sebagai elektroda kerja . Elektrolit yang khas adalahlarutan 0,1 M Na2SO4 . elektrodakinerja respon ditandai dengan cara siklikvoltametri menggunakan AUTOLAB dari Eco - Chemie . ACpengukuran impedansi dilakukan dalam frekuensikisaran 0.1Hz ke 106 Hz