การศึกษาการสังเคราะห์และสมบัติตัวเก็บประจุยิ่งยวดของอนุภาคคล้ายดอกไม้โครงสร้างขนาดไมโครของนิกเกิลโคบอลไตต์/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์นาโนคอมโพสิต

Study on the synthesis and supercapacitive properties of nickel cobaltite microflower-like/reduced graphene oxide nanocomposites

Name: วรวีร์ สะอิ๊

ThaSH: กราฟีน

ThaSH: นาโนคอมพอสิต

ThaSH: ตัวเก็บประจุไฟฟ้ายิ่งยวด

LCSH: Graphene

LCSH: Nanocomposites (Materials)

LCSH: Supercapacitors

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเตรียม การพิสูจน์เอกลักษณ์ และสมบัติความเป็นตัวเก็บประจุยิ่งยวดของนิกเกิลโคบอลไตต์/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์นาโนคอมโพสิต (NiCo₂O₄/rGO) จากการผสมโดยตรงภายใต้สภาวะความเป็นกาดอ่อนจากสารละลายวิตามินซี ระหว่างนิกเกิลโคบอลไตต์สปิเนล (NiCo₂O₄) ที่สังเคราะห์ได้จากกระบวนการตกตะกอนร่วมอย่างง่ายและกราฟีนออกไซด์นาโนชีท จากนั้นทำกระบวนการรีดักชันวัสดุผสมด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ภายใต้สภาวะบรรยากาศปกติ โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการควบคุมอัตราส่วนของผสมระหว่าง กราฟีนออกไซด์นาโนชีทตั้งแต่ต้นที่ปริมาณแตกต่างกัน ต่อนิกเกิลโคบอลต์ไตต์ ได้แก่ ร้อยละ 0.1 0.5 1.0 และ 2.0 โดยน้ำหนัก หลังจากนั้นทำการพิสูจน์เอกลักษณ์เพื่อยืนยันองค์ประกอบทางเคมี ลักษณะทางสัณฐานวิทยา และการสลายตัวทางความร้อนของนิกเกิลโคบอลไตต์/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ ซึ่งจากผลการศึกษาทางสัณฐานวิทยาพบว่า นิกเกิลโคบอลไตต์มีลักษณะโครงสร้างคล้ายดอกไม้ขนาดเล็กรวมตัวเป็นกลุ่ม ในขณะที่อนุภาคของนิกเกิลโคบอลไตต์/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ผสมเข้ากันได้ดีกับแผ่นฟิล์มบางรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ที่ปกคลุมบริเวณพื้นผิวของอนุภาคไมโครโครงสร้างคล้ายดอกไม้ นอกจากนี้การศึกษาสมบัติความเป็นตัวเก็บประจุยิ่งยวดจากการทดสอบทางไฟฟ้าเคมีด้วยเทคนิค CV และ GCD ภายใต้ระบบ 3 ขั้วไฟฟ้า เพื่อหาค่าความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าจำเพาะของวัสดุผสมและได้ทำการประกอบเป็นอุปกรณ์ตัวเก็บประจุไฟฟ้ายิ่งยวดชนิดอสมมาตรต้นแบบ โดยมีวัสดุผสมเป็นขั้วไฟฟ้า เพื่อศึกษาถึงประสิทธิภาพและแนวโน้มของการพัฒนาอุปกรณ์ โดยพบว่าอุปกรณ์ตัวเก็บประจุไฟฟ้ายิ่งยวด (NiCo₂O₄/0.1rGO//rGO) มีค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะสูงถึง 233 F/g ที่ค่าอัตราเร็วความต่างศักย์ 20 mV/s ซึ่งวัสดุผสมสามารถเพิ่มแนวโน้มของค่าความหนาแน่นพลังงานได้สูงถึง 3.67 Wh/kg ที่ความหนาแน่นกำลังงาน 24701.93 W/Kg ที่ค่าความหนาแน่นกระแส 1 A/g ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สำคัญต่อการวิจัยในการพัฒนาวัสดุผสมนิกเกิลโคบอลไตต์/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ สำหรับอุปกรณ์ตัวเก็บประจุยิ่งยวดในอนาคตต่อไป

Abstract: The objectives of this thesis are to investigate the preparation, characterization and supercapacitive properties of nickel cobaltite/reduced graphene oxide (NiCo₂O₄/rGO) nanocomposites. In the preparation, NiCo₂O₄ powder sample was firstly synthesized using a simple co-precipitation method, then NiCo₂O₄/rGO nanocomsite samples were prepared via a direct mixing of NiCo₂O₄ suspended in vitamin C solution with the different amount of graphene oxide (GO) nanosheets loading (0.1, 0.5, 1.0 and 2.0 wt%) and followed by thermal reduction of the composites under rapid heat at 300ºC for 2 hours to converse GO to rGO. After that, all the as-prepared NiCo₂O₄/rGO samples were confirmed and characterized by X-ray powder diffraction (XRD), Fourier-transformed infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and thermal gravimetric analysis (TGA) techniques. The results demonstrated that the crystalline phases and functional groups of all NiCo₂O₄/rGO nanocomposite samples are corresponding to pristine NiCo₂O₄ and rGO samples. SEM results showed that the NiCo₂O₄ particles had microflowerlike structure, meanwhile NiCo₂O₄/rGO composite samples indicated that NiCo₂O₄/rGO particles were well-combined and impregnated with rGO nanosheets. Moreover, the supercapacitive properties of pristine NiCo₂O₄ and NiCo₂O₄/rGO nanocomposites were studied by cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge-discharge (GCD) techniques. The results revealed that all the NiCo₂O₄/rGO composites exhibited the supercapative behavior, and which much higher supercapacitor performances than those of the pristive NiCo₂O₄ (without rGO loading). The supercapacitor performances for the NiCo₂O₄/rGO samples were increased only with the increasing of rGO loading. This result implied that the NiCo₂O₄ incorporated with rGO nanosheets may be used as a supercapacitor for smart material in the future.

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: Lifelong@kmitl.ac.th

Name: ชวาลย์ ศรีวงษ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Email : chutchawal.bu@kmitl.ac.th

Created: 2564

Modified: 2564-12-04

Issued: 2564-12-04

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เคมีประยุกต์

Grantor: สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

©copyrights สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Fulltext Worawee Saei.pdf	4.37 MB	6	2024-07-17 22:50:36

ใช้เวลา

-0.980119 วินาที