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Impatto dei parametri strutturali e chimici sulle proprietà capacitive di nanotubi di carbonio

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In presenza di interazioni laterali tra specie elettroadsorbite si utilizza un’isoterma di adsor- bimento di tipo Frumkin: 1 =Kexp(g )(C ads ) soln exp nF (E E 0 ) RT oppure 1 =Kexp(g )(C ads ) soln exp nFV RT (1.1.6) doveKexp(g ) è una costante di adsorbimento dipendente dal ricoprimento, essa si riduce alla Langmuir per g = 0 (per g > 0 le specie elettroadsorbite si respingono, per g < 0 si attraggono, g è un’energia di interazione laterale). In questo caso la pseudocapacità sarà: C =Q nF RT (1 ) 1 +g (1 ) (1.1.7) In base alle equazioni date e in base ai risultati sperimentali: (a) il processo di elettroad- sorbimento è altamente reversibile rispetto ai cambiamenti di dV dt (velocità di scansione del potenziale, ad es. voltammetria ciclica) sull’intero range di scansione del potenziale, cioè le curve C vsV sono di tipo “mirror”, (b) le curve C vsV sono riproducibili dopo innume- revoli cicli in soluzioni sufficientemente pulite, (c) questa reversibilità è mantenuta fino ad elevate velocità di scansione ( = 100 V s 1 ); ciò accade perchè nel processo di elettroadsor- bimento non sono coinvolti cambiamenti di fase tridimensionali o di ricostruzione del tipo di quelli che si originano nel caricamento dei materiali per accumulatori che possono esse- re irreversibili, l’elettroadsorbimento coinvolge solo strutture bidimensionali di tipo “array”. (ii) Pseudocapacità redox. Diversamente dalla pseudocapacità di elettroadsorbimento, la pseudocapacità redox coinvolge reazioni faradiche redox di materiale elettroattivo (polimeri conduttivi, ossidi metallici, polimeri elettroattivi che contengono gruppi ossidabili o riducibili covalentemente legati al backbone polimerico) e di gruppi funzionali elettroattivi superficial- mente presenti sul materiale elettrodico (ad es. gruppi chinonici su elettrodi in C). Per un sistema redoxOx +ne! Red e per una data quantità molare di reagente (= [Ox] + [Red]) il potenziale è dato dall’equazione di Nerst nella forma: E =E 0 + RT nF ln [Ox] [Ox]+[Red] 1 [Ox] [Ox]+[Red] (1.1.8) dopo sostituzione: R= [Ox] [Ox]+[Red] , otteniamo: E =E 0 + RT nF ln R 1 R (1.1.9) che può essere riarrangiata nella forma: R 1 R =exp nF (E E 0 ) RT =exp nFV RT (1.1.10) la similitudine tra le equazioni indica che la pseudocapacità redox è formalmente analoga alla pseudocapacità di adsorbimento. Diversamente dalla pseudocapacità di adsorbimento in cui la carica viene accumulata attraverso ricoprimento della superficie elettrodica ( ), nella pseudocapacità redox la carica viene accumulata attraverso conversioni ossidoriduttive di specie alla superficie elettrodica. La pseudocapacità redox sarà data dalla: (C ) redox =Q dR dV =Q nF RT exp(nFV=RT ) [1 +exp(nFV=RT )] 2 (1.1.11) 8
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Informazioni tesi

  Autore: Giovanni Zuccari
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2013-14
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Chimica
  Relatore: Maria Letizia Terranova
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 532

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nanotubi di carbonio
supercapacitori

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