BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  22,858,837
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Các vật liệu nano (sản xuất và các tính chất)

Võ Xuân Đại, Phạm Anh Đạt, Nguyễn Văn Hòa(1)

Nghiên cứu sử dụng chitosan từ vỏ tôm làm chất điện ly cho siêu tụ điện

Chitosan from shrimp shells as an electrolyte for supercapacitors

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

2018

1

11-16

1859-2252

Chitosan, Vỏ tôm, Siêu tụ điện, Vật liệu nano, Lưu trữ năng lượng

Chitosan, Shrimp shells, Supercapacitors, Nanomaterials, Energy storage

Siêu tụ điện là thiết bị trữ năng lượng rất hiệu quả do khả năng nạp nhanh, dòng phóng lớn, an toàn và thân thiện với môi trường. Trong nghiên cứu này, một loại vật liệu tổ hợp kích thước nano của graphene và NiCo2O4 có độ xốp cao được tổng hợp bằng phương pháp vi sóng và sản phẩm sử dụng làm vật liệu cho điện cực của siêu tụ điện. Hình dạng, kích thước, tính chất hóa lý của vật liệu được phân tích bằng kính hiển vi quét điện tử (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ photon tia X (XPS). Đặc biệt, chitosan chiết tách từ vỏ tôm được sử dụng làm chất điện ly rắn cho siêu tụ điện. Kết quả cho thấy vật liệu thu được có độ xốp cao, các hạt NiCo2O4 có kích thước khoảng 30-50 nm được phân bố đều trên bề mặt của tấm graphene. Khi sử dụng vật liệu này làm điện cực cho siêu tụ điện thì hiệu quả lưu trữ năng lượng cao hơn đáng kể so với tổ hợp graphene/NiO và graphene/Co3O4. Hơn nữa, chất điện ly chitosan cũng cho thấy khả năng lưu trữ cao hơn nhiều so với sử dụng Nafi on. Ngoài ra, siêu tụ sử dụng chitosan làm chất điện ly có độ bền điện dung đạt trên 96% sau 2000 vòng lặp.

Supercapacitors are potential energy storage devices due to their fast charging, large discharging time, safety and environmental friendly. In this study, a nanocomposite of graphene and NiCo2O4 with a high porosity was sythezied by a microwave-assisted method and used for supecapacitor electrodes. The morphology, size, physic-chemical properties of prepared samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-rays deffractions (XRD), X-rays photoelectron spectroscopy (XPS). Interestingly, chitosan from shrimp shells was used as a solid electrolyte for supercapacitor. Results show that the nanocomposite has a high porosity and NiCo2O4 nanoparticles have a size of 30-50 nm and distributed evenly on the graphene sheets. The supercapacitors that were prepared by using graphene/NiCo2O4 nanocomposites showed a signifi cant improvement of energy capacity in compared to pure graphene or bare NiCo2O4. In addition, chitosan electrolyte also shows much higher energy capacity than that of Nafi on electrolyte. Moreover, the prepared supercapacitor with chitosan electrolyte showed excellent stability with over 96% after 2000 cycles.

TTKHCNQG, CVv 400

Xem toàn văn
  • [1] Yu, Z., Duong B., Abbitt, D., Thomas, J. (2013), Highly ordered MnO2 nanopillars for enhanced supercapacitor performance,Advanced Materials, 25, 3302–3306.
  • [2] Yan, J., Wang, Q., Wei, T., Fan, Z. (2014), Recent advances in design and fabrication of electrochemical supercapacitors with high energy densities,Advanced Energy Materials, 4, 1300816-1300859
  • [3] Singh, R., Polu, A.R.,, Bhattac-harya, B., Rhee, H.W., Varlikli, C., Singh, P.K (), Perspectives for solid biopolymer electrolytes in dye sensitized solar cell and battery application,Renewable and Sustainable Energy Reviews, 65, 1098–1117.
  • [4] Nguyen, V.H., Shim, J.J (2015), Three-dimensional nickel foam/graphene/NiCo2O4 as high performance electrodes for supercapacitors,Journal of Power Sources, 273, 110-117.
  • [5] Nguyen, V.H., Lamiel, C., Shim, J.J. (2016), 3D hierarchical mesoporous NiCo2S4@Ni(OH)2 core–shell nanosheet arrays for high performance supercapacitors.,New Journal of Chemistry, 40, 4810-4817
  • [6] Nguyen, V.H., Kang, C., Roh, C., Shim J.J (2016), Supercritical CO2-mediated synthesis of CNT@Co3O4 nanocomposite and its application for energy storage.,Industrial & Engineering Chemistry Research, 55, 7338-7343
  • [7] Marcano, D.C., Kosynkin, D.V., Berlin, J.M., Sinitskii, A., Sun, Z., Slesarev, A., Alemany, J.M., Lu, W., Tour, J.M. (2010), Improved synthesis of graphene oxide, ACS Nano, 4, 4806–4814. 7. Miller, J. R., Simon, P., 2008. Materials science,Electrochemical capacitors for energy management. Science, 321, 651-652.
  • [8] Lu, X., Yu, M., Wang, G., Zhai T., Xie, S., Ling, Y., Tong, Y. (2014), H-TiO2@MnO2//H-TiO2@C Core– shell nanowires for high performance and fl exible asymmetric supercapacitors,Advanced Materials, 25, 267-272.
  • [9] Liu, R., Pan, L., Liu, X., Wu, D (2015), An evaporation-induced tri-constituent assembly approach to fabricate an ordered mesoporous carbon/graphene aerogel for high-performance supercapacitors,RSC Advances, 5, 16765-16768.
  • [10] Lamiel, C., Nguyen, V.H., Tuma, D., Shim, J.J. (2016), Non-aqueous synthesis of ultrasmall NiO nanoparticle-intercalated graphene composite as active electrode material for supercapacitors.,Materials Research Bulletin, 83, 275–283.
  • [11] Geim, A. K.; Novoselov, K. S (2007), The rise of graphene.,Nature Materials, 6, 183–191
  • [12] El-Kady, M.F., Strong, V., Dubin, S., Kaner, R.B (2012), Laser scribing of high-performance and fl exible graphene-based electrochemical capacitors,Science, 335, 1326-1330.