علی آفتابی هرسینی

در این پژوهش، تأثیر جانشانی منگنز به جای آهن بر ویژگی‌های ساختاری و الکتروشیمیایی نانوذرات فریت کبالت (CoFe2-xMnxO4 : x=0.0, 0.1, 0.3, 0.5) به‌عنوان ماده فعال الکترودی برای ابرخازن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات مورد نظر به روش سل-ژل سنتز شده و ویژگی‌های ساختاری آن‌ها با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و آنالیز ریتولد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج XRD نشان داد که تمامی نمونه‌ها دارای ساختار اسپینل مکعبی تک‌فاز هستند و با افزایش مقدار منگنز، ثابت شبکه و حجم سلول واحد افزایش می‌یابد. همچنین، آنالیز ریتولد بیانگر تغییر در توزیع کاتیونی و کاهش اندازه بلورک‌ها با افزایش میزان جانشانی منگنز بود. ویژگی‌های الکتروشیمیایی نمونه‌ها از طریق ولتامتری چرخه‌ای (CV) و آزمون‌های شارژ-دشارژ گالوانواستاتیک ارزیابی شد. نتایج نشان داد که جانشانی منگنز منجر به افزایش ظرفیت ویژه، چگالی انرژی و چگالی توان الکترودها می‌شود. بیشترین ظرفیت ویژه در نرخ اسکن 5 mV/s برای نمونه با x=0.5 برابر با 12.25 Fg-1 به دست آمد که نسبت به نمونه فریت کبالت (8.44 Fg-1) افزایش 45 % را نشان می‌دهد. علاوه بر این، رفتار ولتامتری شبه‌خازنی نمونه‌های جانشانی شده، پایداری بهتری را در نرخ‌های اسکن بالا نشان داد. این نتایج نشان می‌دهد که جانشانی منگنز در ساختار فریت کبالت می‌تواند رویکردی مؤثر برای بهبود عملکرد الکتروشیمیایی الکترودهای ابرخازنی باشد.