مطالعه ي رفتار الكتروكاتاليستي نانوذرات روتنيم⸲ نيكل و نقره تثبيت شده روي بسترهاي متخلخل جهت واكنش آزادسازي هيدروژن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

به منظور دستيابي به الكتروكاتاليست‌هاي مناسب براي واكنش آزادسازي هيدروژن، در اين پايان نامه مواد نانومتخلخل آلي به عنوان بستر سنتز شده و براي بهبود عملكرد آنها، با نانوذرات فلزي اصلاح شدند. در پژوهش اول كره‌هاي كربني مزوحفره دوپ شده با نيتروژن به روش اشتوبر، سنتز شد و نانوذرات روتنيم و نيكل به طور جداگانه بر روي آنها تثبيت شدند. در پژوهش دوم يك نوع چهارچوب تري‌آزيني كووالانسي از طريق واكنش تراكمي تهيه شده و به منظور اصلاح آن، نانوذرات فلزي نقره با مقادير مختلف بر روي اين بستر بارگذاري شدند. به منظور شناسايي الكتروكاتاليست‌هاي سنتز شده از روش‌هاي طيف سنجي مادون قرمز، پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراكندگي انرژي پرتو ايكس و جذب و واجذب نيتروژن استفاده شد. در ادامه رفتار الكتروكاتاليستي اين ساختارها در واكنش آزادسازي هيدروژن توسط روش‌هاي ولتامتري روبش خطي، ولتامتري چرخه‌اي، اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي و كرونوآمپرومتري مورد بررسي قرار گرفت. مساحت سطح فعال الكتروشيميايي ساختارهاي Ru@N-CMS و Ni@N-CMS سنتز شده در پژوهش اول توسط معادله رندلز-سوسيك به ترتيب cm20٫14 و 0٫099 بدست آمد. با توجه به نتايج حاصل از نمودار تافل، براي Ru@N-CMS مقدار شيب تافلmV/dec 161، پتانسيل شروع mV 20- و دانسيته جريان تبادلي/cm2 mA75/0 بدست آمد. شيب تافل بدست آمده نشان مي‌دهد واكنش از طريق مكانيسم ولمر-هيروفسكي يا ولمر-تافل پيش مي‌رود. رفتار اين الكتروكاتاليست پس از 1000 چرخه متوالي مورد بررسي قرار گرفت كه پايداري خوبي از خود نشان داد. نتايج حاصل از اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي نشان دادند مقاومت انتقال بار Ru@N-CMS، بسيار كاهش يافته درنتيجه سينتيك واكنش آزادسازي هيدروژن در حضور اين الكتروكاتاليست بسيار بالا است. در ادامه مساحت سطح فعال الكتروشيميايي ساختارهاي CTF و Ag@CTF سنتز شده در پژوهش دوم به ترتيبcm2 0٫03 و 0٫04 بدست آمد. باتوجه به نتايج حاصل از نمودار تافل براي Ag@CTF با نسبت مولي 1:1، مقدار شيب تافل mV/dec 105، پتانسيل شروع mV46- و دانسيته جريان تبادلي mA/cm2 367/0 بدست آمد. شيب تافل نشان مي‌دهد واكنش از مكانيسم ولمر-هيروفسكي يا ولمر-تافل پيش مي‌رود. در تست مربوط به پايداري، رفتار اين الكتروكاتاليست پس از گذشت 10 ساعت ثابت ماند و همچنين پس از 1000 سيكل متوالي، پتانسيل شروع واكنش كاهش يافت كه نشان‌دهنده پايداري بالاي اين الكتروكاتاليست است. نتايج حاصل از اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي نشان دادند مقاومت انتقال بار Ag@CTF در مقايسه با CTF كاهش يافته و درنتيجه سرعت واكنش آزادسازي هيدروژن در حضور اين الكتروكاتاليست افزايش يافته است.

226819

آلي

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان