بهبود عملكرد الكتروكاتاليستي پوشش‌هاي كامپوزيتي CuO/SnO2-Sb تهيه‌شده به روش پاشش شعله‌اي از طريق استفاده از دوپنت ثانويه نيكل، جهت تخريب آلاينده‌هاي آلي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

اكسيد قلع دوپ‌شده با آنتيموان (SnO2-Sb) به‌عنوان يك ماده مؤثر در واكنش‌هاي اكسيداسيون الكتروكاتاليستي شناخته مي‌شود؛ با اين حال، دماي تصعيد پايين آن مانعي براي استفاده مستقيم از روش‌هاي حرارتي مانند پاشش شعله‌اي در ساخت پوشش‌هاي صنعتي محسوب مي‌شود. به‌منظور رفع اين محدوديت، از تركيبات كامپوزيتي مبتني بر CuO و SnO2-Sb با اتصال نيمه‌هادي ناهمگون استفاده شد و پوشش‌هايي بر پايه‌ اين تركيبات به‌روش پاشش شعله‌اي بر زيرلايه تيتانيوم اعمال گرديد. به‌منظور بررسي اثر تركيب فازي بر عملكرد الكتروكاتاليستي، دو نسبت وزني متفاوت از پودرهاي تركيبي CuO/SnO2-Sb (30:70 و 50:50) به‌عنوان پودر تغذيه در فرايند پاشش شعله‌اي آماده‌سازي شد و بر زيرلايه تيتانيوم اعمال شدند. سپس، عملكرد اين پوشش‌ها در تخريب رنگدانه متيلن‌بلو به‌عنوان يك آلاينده مدل مورد ارزيابي قرار گرفت. در گام بعد، به‌منظور ارتقاء عملكرد الكتروكاتاليستي، عنصر نيكل به‌عنوان دوپنت ثانويه به فاز SnO2-Sb وارد شد و تأثير آن بر ويژگي‌هاي الكتروشيميايي و بازده تخريب رنگدانه بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه دوپ ثانويه نيكل منجر به افزايش ضخامت، زبري سطح و چسبندگي پوشش شده و در نهايت، در نسبت وزني 50:50 راندمان تخريب متيلن‌بلو را از %1/78 به %96 افزايش داد. اين بهبود عملكرد را مي‌توان به افزايش ضريب زبري الكتروشيميايي ((Rf =16×10-8 و لذا مكان‌هاي فعال الكتروشيميايي، افزايش هدايت يوني و كاهش شكاف باند همراه با تسهيل انتقال الكترون نسبت داد. علاوه بر اين، بررسي‌هاي سينتيكي تأييد كردند كه تخريب متيلن‌بلو از يك مدل شبه‌مرتبه اول پيروي مي‌كند و راديكال‌هاي هيدروكسيل (°OH) به‌عنوان گونه‌هاي واكنش‌پذير غالب عمل مي‌كنند. بررسي پايداري عملكردي الكترودها طي سيكل‌هاي متوالي نيز نشان داد كه تنها پوشش حاوي دوپنت ثانويه نيكل توانسته راندمان خود را از %96 در اولين سيكل به ‌%1/93 در آخرين سيكل حفظ كند، در حالي كه ساير پوشش‌ها دچار كاهش قابل‌توجه بازده شدند، به‌ويژه پوشش 30:70 كه راندمان آن از %2/76 در اولين سيكل به %1/33 در آخرين سيكل كاهش يافت. در مجموع، اين پژوهش نشان داد كه پوشش‌هاي كامپوزيتي CuO/SnO2-Sb دوپ‌شده با نيكل، كه به‌روش پاشش شعله‌اي تهيه شده‌اند، مي‌توانند به‌عنوان راهكاري ساده، اقتصادي و مقياس‌پذير جهت حذف آلاينده‌هاي آلي از پساب‌هاي صنعتي مورد استفاده قرار گيرند.

236516

خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان