Number of the records: 1  

Studium dvourozměrných materiálů pro skladování energie

  1. Title statementStudium dvourozměrných materiálů pro skladování energie [rukopis] / Vít Kvasnička
    Additional Variant TitlesStudium dvourozměrných materiálů pro skladování energie
    Personal name Kvasnička, Vít, (dissertant)
    Translated titleStudy of two-dimensional materials for energy storage applications
    Issue data2024
    Phys.des.80 : grafy, schémata, tab.
    NoteOponent Petr Jakubec
    Ved. práce Aristeidis Bakandritsos
    Another responsib. Jakubec, Petr (opponent)
    Bakandritsos, Aristeidis, (thesis advisor)
    Another responsib. Univerzita Palackého. Katedra fyzikální chemie (degree grantor)
    Keywords superkondenzátory * grafenová kyselina * organokovové sítě * sulfid zinečnatý * dvojrozměrné materiály * kompozitní materiály * elektrochemie * supercapacitors * graphene acid * metal-organic frameworks * zinc sulfide * two-dimensional materials * composite materials * electrochemistry
    Form, Genre diplomové práce master's theses
    UDC (043)378.2
    CountryČesko
    Languageangličtina
    Document kindPUBLIKAČNÍ ČINNOST
    TitleMgr.
    Degree programNavazující
    Degree programNanomateriálová chemie
    Degreee disciplineNanomateriálová chemie
    book

    book

    Kvalifikační práceDownloadedSizedatum zpřístupnění
    00286957-143223363.pdf03.7 MB03.05.2024
    PosudekTyp posudku
    00286957-ved-623461647.docxPosudek vedoucího
    00286957-opon-908411316.pdfPosudek oponenta

    Záměrem této práce bylo studovat použití dvourozměrných uhlíkových nanomateriálů při syntéze kompozitních materiálů se zvýšeným elektrochemickým výkonem pro skladování energie. Motivací pro tuto studii bylo využití dvojrozměrné grafenové kyseliny (GA), která byla dříve popsána jako vysoce stabilní aktivní materiál v superkondenzátorových zařízeních, při syntéze sulfidu zinečnatého (ZnS) odvozeného od zeolitického imidazolátového rámce (ZIF). GA působí jako vodivý skelet synergicky s pseudokapacitními částicemi ZnS ukotvenými na povrchu grafenového listu, čímž vzniká vylepšený kompozitní materiál, tedy ZnS/GA. Při této syntéze byl k přípravě materiálů ZnS a ZnS/GA použit obětní materiál ZIF-8 v hydrotermální reakci za přítomnosti thiomočoviny. Pro ověření úspěšné syntézy byly připravené materiály podrobeny zkoumání pomocí různých charakterizačních metod za účelem stanovení složení spolu s morfologickými a krystalickými vlastnostmi. Ověření původní hypotézy pak bylo dosaženo použitím materiálů k přípravě elektrod pro elektrochemické testování. To bylo provedeno v tříelektrodovém systému v kyselých (1M H2SO4), neutrálních (1M Na2SO4) a zásaditých (3M KOH) vodných elektrolytech za účelem studia jejich výkonnosti jako superkondenzátorů. Připravený kompozit ZnS/GA předčil své původní protějšky, tj. ZIF-8 a ZnS, ve všech elektrolytech, přičemž nejpříznivějších výsledků dosáhl v elektrolytu 1M H2SO4. Kompozit ZnS/GA vykazuje nejvyšší měrnou kapacitu 198.7 F/g při proudové hustotě 1 A/g spolu s dlouhou cyklickou životností, kdy si po 5000 nepřetržitých cyklech nabíjení a vybíjení zachovává 98.5 % původní kapacity. Tato studie tedy potvrzuje, že využití dvourozměrných uhlíkových nanomateriálů v rámci méně vodivých ZIFů je vhodné pro přípravu vysoce výkonných elektrodových materiálů v superkondenzátorech.The intent of this thesis was to study the application of two-dimensional carbon nanomaterials in the synthesis of composite materials with enhanced electrochemical performance for energy storage applications. The motivation behind this study was to employ two-dimensional graphene acid (GA) which was previously reported as a highly stable active material in supercapacitor devices during the synthesis of zeolitic imidazolate framework (ZIF)-derived zinc sulfide (ZnS). The GA acts as a conductive skeleton synergizing with the pseudocapacitive ZnS particles anchored on the graphene sheet's surface yielding an improved composite material i.e., ZnS/GA. During this synthesis a sacrificial template material, ZIF-8, was used to prepare the ZnS and ZnS/GA materials by a hydrothermal reaction in the presence of thiourea. To verify the successful synthesis, the prepared materials were scrutinized by a variety of characterization methods to determine the composition, along with morphological and crystalline properties. The verification of the initial hypothesis was then achieved by using the materials to prepare electrodes for electrochemical testing. This was done in a three-electrode system in acidic (1M H2SO4), neutral (1M Na2SO4) and basic (3M KOH) aqueous electrolytes to study their performance as supercapacitors. The prepared ZnS/GA composite surpassed its pristine counterparts i.e., ZIF-8 and ZnS in all electrolytes, yielding the most favorable results in the 1M H2SO4 electrolyte. The ZnS/GA composite shows the highest specific capacitance of 198.7 F/g at a current density of 1 A/g along with a long cycle life, keeping 98.5% of the original capacitance after 5000 continuous charge-discharge cycles. Hence, this study confirms that utilizing two-dimensional carbon nanomaterials into the framework of less conductive ZIFs renders them suitable as high-performance electrode materials in supercapacitors.

Number of the records: 1  

  This site uses cookies to make them easier to browse. Learn more about how we use cookies.