عنوان
كاربرد نقاط كوانتومي گرافن و كادميم تلوريد با خاصيت ارتقاء فوتوني در متمركزكننده‌‌هاي امواج نوراني خورشيد و شكافت فوتوالكتروشيميايي آب
نويسنده اصلي
سعيدي، سحر
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
شيمي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
در بخش اول رساله، نقاط كوانتومي گرافن از منبع كربني گلوكز و انباشت شده با نيتروژن تحت عنوان NGQD-G به روش هيدروترمال سنتز شد تا به عنوان ذرات لومينسانس‌كننده در قطعات متمركزكننده امواج نوراني خورشيد (LSC) استفاده شود. مشخصه‌يابي نقاط كوانتومي حاكي از فلورسانس قوي در طول موج تحريك 320 نانومتر و وجود خاصيت ارتقاء فوتوني در طول موج تحريك 720 نانومتر مي‌باشد. بازده كوانتومي فلورسانس اين ذرات برابر با 65 درصد محاسبه شد. جهت ساخت قطعات LSC، از پليمر پلي‌متيل‌متا‌آكريلات به عنوان بستر پليمري با شفافيت بالاي 85 درصد استفاده شد. پس از ساخت قطعات، هر يك در ابعاد 3 × 20 × 20 ميلي‌متر برش داده شده و از مقطع عرضي به سلول خورشيدي پروسكايتي متصل شدند تا عملكرد آن‌ها مورد ارزيابي قرار گيرد. مقايسه عملكرد دو قطعه LSC در عدم حضور و حضور نقاط كوانتومي با افزايش PEC سلول خورشيدي از 01/2 به 77/8 درصد، حاكي از عملكرد بسيار مناسب NGQD-G در زمينه جذب امواج نوراني خورشيد و نشر در طول موج مناسب براي سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي است.
در بخش دوم اين رساله، نقاط كوانتومي گرافن از منبع كربني سيتريك اسيد و انباشت شده با نيتروژن تحت عنوان NGQD-C به روش هيدروترمال سنتز شد تا در جهت ارتقاء عملكرد فوتوالكتروكاتاليستي TiO₂ در فرآيند شكافت آب به عنوان فوتوآند مورد استفاده قرار گيرد. مطالعه خاصيت فلورساني و ارتقاء فوتوني در نقاط كوانتومي نشان داد كه بيشينه شدت فلورسانس در طول موج تحريك 360 نانومتر و بيشينه شدت نشر فرآيند ارتقاء فوتوني در طول موج تحريك 680 نانومتر قرار گرفته است. بازده كوانتومي فلورسانس در نقاط كوانتومي NGQD-C برابر با 1/51 درصد محاسبه شد. جهت آماده‌سازي فوتوآند مورد نظر، نانوگل‌هاي TiO₂ با استفاده از پيش‌ماده تيتانيوم‌ايزوپروپوكسيد در محيط اسيدي بر روي سطح FTO به روش هيدروترمال سنتز شد و در ادامه آرايش و تثبيت نقاط كوانتومي بر روي سطح آن با قرارگيري نمونه‌ها در كوره تحت اتمسفر نيتروژن انجام گرفت. چگالي جريان حاصل از فرآيند اكسايش آب در محيط 0/1 مولار KOH در سطح الكترود NGQDs/TiO₂ نسبت به الكترود TiO₂ با افزايش 8 برابري به 0/3 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع در ولتاژ 23/1 ولت نسبت به الكترود استاندارد هيدروژن رسيد. پايداري كاتاليستي در گذر زمان از ديگر نقاط قوت الكتروكاتاليست طراحي شده به شمار مي‌رود.
در بخش نهايي، اصلاح فوتوآند TiO₂ مورد استفاده در فرآيند اكسايش آب در دو مرحله انجام شد. در ابتدا نقاط كوانتومي CdTe با خاصيت ارتقاء فوتوني با استفاده از روش هيدروترمال از پيش‌ماده‌هاي CdCl2 و Na2TeO3 و محافظت شده با تيوگليكوليك اسيد سنتز شد. مطالعه خواص نوري اين ذرات نشان داد كه بيشينه طول موج تحريك براي نشر فلورساني در طول موج 340 نانومتر و بيشينه نشر حاصل از فرآيند ارتقاء فوتوني در محدوده 680 تا 720 نانومتر ظاهر مي‌شود. همچنين، بازده كوانتومي فلورسانس اين ذرات 6/18 درصد محاسبه شد. در ادامه، فوتوكاتاليست TiO₂ آماده شده در مرحله قبل طي دو مرحله انباشت توسط سيلسيوم و نقاط كوانتومي CdTe اصلاح شد. جهت انباشت اين ذرات، در محلول سنتزي اوليه از تترااتيل اورتوسيليكات به عنوان پيش‌ماده سيلسيوم و از محلول حاوي نقاط كوانتومي CdTe با غلظت مشخص استفاده شد. عملكرد فوتوالكتروكاتاليست نهايي تحت عنوان CdTe/Si:TiO₂ با دو كاتاليست ديگر Si:TiO₂ و TiO₂ در محيط بازي 0/1 مولار KOH مقايسه شد. كاتاليست نهايي به ترتيب با افزايش 4/5 و 5/12 برابري نسبت به دو كاتاليست ديگر چگالي جرياني معادل 3/4 ميلي‌آمپر نسبت به الكترود استاندارد هيدروژن نشان داد. توانايي بالا فوتوآند طراحي شده در توليد و انتقال حامل‌هاي بار، كاهش بازتركيبي و همچنين پايداري عملكرد از ويژگي‌هاي بارز اين كاتاليست محسوب مي‌شوند.
شماره ركورد
212143
گرايش رشته تحصيلي
تجزيه
دانشكده
شيمي
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد مشاور
علي اصغر انصافي
استاد داور
مسعود آيت اللهي، كيومرث زرگوش، اسماعيل حيدري
استاد راهنما
بهزاد رضايي