Naslov
Elektrokemijska sinteza nanokompozita grafen / vodljivi polimer i njegova primjena u superkondenzatorima
(Electrochemical synthesis of graphene / conducting polymer nanocomposite and its application in supercapacitors)

Autori
Ljubek, Gabrijela

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
29.10

Godina
2021

Stranica
198

Mentor
Kraljić Roković, Marijana ; Orlović-Leko, Palma

Ključne riječi
elektrokemijsko raslojavanje, grafenov oksid, poli(3, 4-etilendioksitiofen), polipirol, prirodni grafit, površinski aktivne tvari, superkondenzator
(electrochemical exfoliation, graphene oxide, natural graphite, poly(3, 4-ethylendioxythiophene), polypyrrole, supercapacitors, surfactants)

Sažetak
Cilj ovog rada bio je prirediti otopinu grafenova oksida (GO) pogodnu za sintezu kompozita vodljivi polimer/GO, provesti sintezu vodljivog polimera te primijeniti dobiveni materijal u superkondenzatoru. Proces elektrokemijskog raslojavanja prirodnog grafita proveden je primjenom anodne i katodne polarizacije grafitne elektrode tijekom više ciklusa. Pri tome su kao osnovni elektrolit upotrijebljene površinski aktivne tvari (PAT) natrijev dodecilbenzensulfonat i natrijev dodecilsulfat. Utvrđeno je da je izmjenična anodna i katodna polarizacija učinkovitija od jednokratne polarizacije. Proces je detaljno istražen i optimiziran praćenjem strujnih tranzijenata i promjene boje otopine te primjenom metode cikličke voltametrije (CV). Pokazano je kako elektrokemijsko raslojavanje ovisi o vrsti radne elektrode, PAT i primijenjenom naponu čije vrijednosti su bile manje od onih primijenjenih u dosadašnjim istraživanjima (2, 5 V – 3, 2 V). Strukturne i morfološke karakteristike tretirane elektrode i produkta dobivenog u otopini PAT određene su primjenom ultraljubičaste i vidljive spektrofotometrije (UV/Vis spektrofotometrije), Ramanove (RAMAN) spektroskopije, infracrvene spektroskopije s Fourierovom transformacijom (FTIR), dinamičkog raspršenja svjetlosti (DLS), pretražnom elektronskom mikroskopijom (SEM) i mikroskopijom atomskih sila (AFM). Na temelju izračunane potrošnje energije (0, 038 – 0, 084 kWh g-1 ) navedeni postupak raslojavanja svrstan je u niskoenergetski proces. Sinteza poli(3, 4-etilendioksitiofena) i polipirola provedena je iz modelnog elektrolita koji je sadržavao komercijalni GO i micelarnu otopinu natrijeva dodecilbenzensulfonata, natrijeva dodecilsulfata ili poli(natrij 4- stirensulfonata). Određeni su optimalni uvjeti sinteze vodljivih polimera i dokazana je ugradnja GO u njihovu strukturu. Radna elektroda sa slojem PEDOT/GO negativno je polarizirana pri -1, 4 V u 0, 1 mol dm-3 otopini KCl. Ovim postupkom GO je preveden u vodljivi oblik odnosno reducirani grafenov oksid (rGO). Poboljšana pseudokapacitivna svojstva ukazala su na uspješno provedenu elektrokemijsku redukciju GO u sloju vodljivog polimera. Sintetizirani vodljivi polimeri ispitani su metodama CV, elektrokemijske impedancijske spektroskopije (EIS), UV/Vis spektrofotometrije, te SEM metodom. Odabrani kompozitni slojevi primijenjeni su kao elektrodni materijali u superkondenzatorima. Stabilnost superkondenzatora ispitana je punjenjem/pražnjenjem superkondenzatora pri konstantnoj vrijednosti struje tijekom 1000 ciklusa, na temelju čega su određeni specifični kapacitet, energija i snaga.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA