علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

افزایش رسانایی الکتریکی در کربن مشتق‌شده از سلولز باکتریایی از طریق فعال‌سازی شیمیایی K₂CO₃

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی نساجی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.ص پ 775/14515
2 گروه مهندسی شیمی و پلیمر، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 گروه مهندسی نساجی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22034/jtst.2026.586945.1552
چکیده
کربن‌های متخلخل مشتق از سلولز باکتریایی (BC) به دلیل داشتن ساختار شبکه‌ای منحصربه‌فرد و زیست‌سازگاری بالا، پتانسیل قابل توجهی برای کاربرد در ابرخازن‌ها و حسگرهای الکتروشیمیایی دارند. با این حال، هدایت الکتریکی پایین در نمونه‌های فعال‌نشده، مانع اصلی در بهره‌برداری از این مواد است. در این پژوهش، اثر فعال‌سازی شیمیایی با کربنات پتاسیم (K₂CO₃) بر بهبود خواص الکتریکی کربن مشتق از BC بررسی شد. هدف از انتخاب K₂CO₃، ایجاد تخلخل کنترل‌شده و همزمان حفظ پیوستگی مسیرهای رسانای کربنی بود. نتایج نشان داد که فرآیند فعال‌سازی در شرایط بهینه (۱۰٪ وزنی)، منجر به کاهش چشمگیر مقاومت الکتریکی از Ω5/4 به Ω1/2 شده است که معادل افزایش بیش از 4/5 برابری در هدایت الکتریکی (از 0/0472 به S/cm 0/2122) می‌باشد. این بهبود ساختاری که ناشی از توسعه تخلخل و افزایش سطح ویژه (از 800 به m2/g 1400 بر اساس نتایج BET) و همچنین حفظ ساختار نانوالیافی (مطابق با مشاهدات SEM) همراه بود. این نتایج نشان می‌دهد که کربن حاصل از BC فعال‌شده با K₂CO₃ گزینه‌ای بسیار کارآمد برای کاربردهای پیشرفته در حوزه ذخیره‌سازی انرژی و حسگرهای الکتروشیمیایی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Enhancement of Electrical Conductivity in Bacterial Cellulose-Derived Carbon through K₂CO₃ Chemical Activation

نویسندگان English

Hamideh Najarzadeh 1
Abosaeed Rashidi 1
Ramin Khajavi 2
Mohammad Esmail Yazdanshenas 1
Amin Meftahi 3
1 Department of Textile Engineering. Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran. Box 775.14515
2 Department of Chemical and Polymer Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
3 Department of Textile Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده English

Porous carbons derived from bacterial cellulose (BC) exhibit significant potential for applications in supercapacitors and electrochemical sensors, owing to their unique networked architecture and high biocompatibility. Nevertheless, the low electrical conductivity inherent in un activated samples remains a primary impediment to their practical application. In this study, the impact of chemical activation using potassium carbonate (K2CO3) on enhancing the electrical properties of BC-derived carbon was investigated. K2CO3 was selected to induce controlled porosity while concurrently preserving the continuity of the conductive carbon pathways. The results showed that the activation process under optimal conditions (10% by weight) resulted in a significant reduction in electrical resistance from 4.5 Ω to 1.2 Ω, representing a more than 4.5-fold increase in electrical conductivity (from 0.0472 to 0.2122 S/cm). This structural enhancement was characterized by increased porosity and specific surface area (from 800 to 1400 m2/g via BET analysis), alongside the retention of the nanofibrous morphology as evidenced by SEM observations. These findings suggest that K2CO3 activated BC carbon serves as a highly efficient candidate for advanced energy storage and electrochemical sensing technologies.

کلیدواژه‌ها English

Porous carbon
Supercapacitors
Electrochemical sensors
Biocarbon
Electrode materials

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 26 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 29 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 29 مرداد 1405