სემინარზე გაზიარებულ იქნა მონპელიეში ამა წლის მარტში ჩატარებული სამეცნიერო კონფერენციიდან “Multifunctional Hybrid & Nanomaterials” მიღებული შთაბეჭდილებები, სადაც 49 წარმომადგენელ ქვეყანას შორის, ჩვენი ინსტიტუტის დოქტორანტს – არჩილ ბენაშვილს საქართველოს სახელით ჰქონდა წარმოდგენილი პოსტერი “Simultaneously electrogenerated manganese and cobalt oxides for potential application as electrode materials for supercapacitors”.
სამუშაოს მიზანია ეკონომიურად ხელმისაწვდომი და ეკოლოგიურად უსაფრთხო ელექტროდული მასალების დამზადება მანგანუმის და კობალტის ოქსიდებისაგან სუპერკონდენსატორებისათვის, რომლებიც უფრო ეფექტურად იმუშავებენ მათ კომერციულად ხელმისაწვდომ ალტერნატივებთან შედარებით.
MnxOy/CoxOy/C ფხვნილი მიღებულ იქნა ელექტროლიზის გზით 0.4 M MnSO₄, 0.4M CoSO₄ და 0.5 M Na₂SO₄ ხსნარში გრაფიტის მუშა და დამხმარე ელექტროდების გამოყენებით, ქრონოამპერომეტრიის ტექნიკის გამოყენებით.
გრაფენის მონოფენით დაფარული ნიკელის ღრუბელი გამტარის, ხოლო PEDOT (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)) კი ელექტრონების შემგროვებელ ფუნქციას ასრულებდა. მუხტი გროვდებოდა MnxOy/CoxOy/C სტრუქტურაში.
გრაფენის მონოფენიანი ნიკელის ღრუბლის მანგანუმის და კობალტის ოქსიდების და ნახშირბადის ფხვნილით სპინ-ქოუთინგის მეთოდით დაფარვის შემდეგ შევისწავლეთ ფენის მორფოლოგია და შემადგენლობა. ფხვნილის რენტგენული დიფრაქციული (XRD) ანალიზი აჩვენებს, რომ ნიმუში პრაქტიკულად ამორფულია. ნიმუშის ფლუორესცენტული რენტგენური სპექტრული ანალიზი აჩვენებს კობალტის სუსტ და მანგანუმის შედარებით ძლიერ გამოსხივებას. ნიმუშის ენერგოდისპერსიული სპექტროსკოპიის (EDS) ანალიზი აჩვენებს ჟანგბადის და ნახშირბადის ინტენსიურ გამოსხივებასაც. მან გამოაჩინა სხვა ელემენტებიც – გოგირდი, სილიციუმი, ნატრიუმი და ნიკელი.
თერმოგრავიმეტრიულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ CoO₂ დაახლოებით 120-180°C-ზე გადადის Co₂O₃ ფორმაში, ხოლო Co₂O₃ დაახლოებით 180-350°C-ზე გარდაიქმნება Co₃O₄-ად. Co₃O₄ სტაბილურია და აღარ განიცდის შემდგომ გარდაქმნებს. დაახლოებით 530°C-ზე MnO₂ გარდაიქმნება Mn₂O₃-ად. Mn₂O₃ სტაბილურია დაახლოებით 800-850°C-მდე, ხოლო ამ ტემპერატურის ზემოთ ის გადადის Mn₃O₄ ფორმაში. დაახლოებით 850°C-ზე მასის მატება ნახშირბადის აალებას ნიშნავს. არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავება თერმოგრავიმეტრიაში კომერციული MnO₂/Co₃O₄/C ფხვნილის შემთხვევაში, რადგან შესამჩნევი მასობრივი ცვლილებები არ აღინიშნება დამატებითი კომპონენტების არარსებობის გამო. ამ შემთხვევაშიც, დაახლოებით 530°C-ზე MnO₂ გარდაიქმნება Mn₂O₃-ად.
MnxOy/CoxOy/C კომპოზიტი მიღებულ იქნა ერთსაფეხურიანი ელექტროგენერაციის გზით MnSO₄/CoSO₄/Na₂SO₄ ხსნარში გრაფიტის ელექტროდების გამოყენებით. ელექტროდის ელექტროქიმიური თვისებები, რომელიც შედგება გრაფენის მონოფენიანი ნიკელის ღრუბლისგან და მასთან PEDOT-ით შეკავშირებული MnxOy/CoxOy/C-ისგან, გამოვიკვლიეთ ციკლური ვოლტამპერომეტრიით (CV) და გალვანოსტატიკური დამუხტვა-განმუხტვის (GCD) მეთოდით Na₂SO₄ ხსნარში.
ჩვენ მიერ დამზადებული ელექტროდის კუთრი ტევადობის მნიშვნელობა იმედისმომცემია სუპერკონდენსატორის ელექტროდის შესაქმნელად. ვცვლიდით დენს და ვიღებდით კუთრი ტევადობის განსხვავებულ შედეგებს, რომლებიც საჭიროებს გაუმჯობესებას მომავლში კომერციული ფხვნილით დაფარულ ელექტროდთან შედარებით.
