Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Dinari,Mohamad mohsen Momeni hamaneh
محمد دیناری (استاد راهنما) محمدمحسن مومنی هامانه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Meysam Goudarzirad
میثم گودرزی راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Preparation and characterization of novel nanocomposite based on polyaniline/graphene quantum dot doped with nitrogen and sulfur and investigation of their electrochemical properties
In this study, at first S-, N-doped graphene quantum dots (GQDs) was synthesis by using citric acid as C source and thiourea as N, S source via facile hydrothermal synthesis route. Then, composite films of polyaniline-GQD (PANI–GQD) were prepared by in-situ electrochemical polymerisation of an aniline solution containing GQD. In the first part of the project, we demonstrate a new kind of Pt free counter electrode for dye-sensitized solar cells (DSSCs). PANI–GQDs nanocomposite, with the advantages of low cost and simple preparation, was prepared by in situ electrochemical polymerization of an aniline monomer in the presence of GQD and it shows good catalytic activity in promoting tri-iodide reduction. The fluorine doped tin oxide (FTO) coated glass was immersed into the solution of the aniline and GQD during the polymerization of PANI. The DSSC composed of the PANI–GQD nanocomposite electrode exhibits an energy conversion efficiency of 1.6 %. The presence of the synergistic effect of PANI and GQD led to the higher electrochemical catalytic activity of PANI–GQD nanocomposite than that of pristine PANI. In the second part, the different concentrations of GQD were utilized to improve the supercapacitor performances. The electrochemical performances of the composites were evaluated by cyclic voltammetry (CV). The results of electron microscope images showed that PANI were not only coated on the surface but also intercalated into GQD sheets. Application of the prepared samples has been evaluated as supercapacitor material in 0.5 M H 2 SO 4 solution using the CV technique. The specific capacitance of PANI–GQD composite films with redox peak was higher than that obtained for pure PANI films. In the third section, PANI-GQD/gold (PANI–GQD/Au) films were prepared by tow step electrochemical process. At the first step, mixture of aniline and GQD was refluxed then electopolymrization performed. At the second step gold’s nanoparticles were dispersed on the surface of PANI–GQD film from galvanostatic condition in the bath containing HAuCl 4 . Results indicated that gold nanoparticles were homogeneously dispersed on the surface of polyaniline film. The electro-oxidation of ascorbic acid is found to proceed more facile on PANI–GQD/Au electrode than on bare gold electrode. The irreversible oxidation current of ascorbic acid exhibits a linear dependence on the ascorbic acid concentration in the range of 1–5 mM. The nanocomposites were confirmed by FE-SEM, TEM, XRD, UV/vis and FT-IR analysis.
در این تحقیق، سولفور و نیتروژن دوپ شده به گرافن کوانتوم دات (GQDs) با استفاده از اسید سیتریک به عنوان منبع کربن و تیواوره به عنوان منبع نیتروژن و گوگرد از طریق روش هیدروترمال تهیه شد. سپس فیلم کامپوزیت پلی‌آنیلین-گرافن کوانتوم دات (PANI-GQD) از طریق پلیمره شدن الکتروشیمیایی در محل، آنیلین در محلول حاوی GQD بدست آمد. در قسمت اول پروژه، نوع جدیدی از الکترود مخالف بدون Pt به منظور استفاده در سلول های خورشیدی حساس شده به رنگدانه (DSSCs) تهیه شد. نانوکامپوزیت PANI-GQDs با مزیت‌های قیمت پایین و تهیه آسان، از طریق پلیمره شدن الکتروشیمیایی در محل مونومر آنیلین در حضور GQD تهیه شد و فعالیت کاتالیستی خوبی برای بهبود احیای I 3 - از خود نشان داد. اکسید قلع دوپ شده با فلورین (FTO) در داخل محلول حاوی آنیلین و GQD طی پلیمره شدن پلی‌آنیلین قرار گرفت. DSSC الکترود نانوکامپوزیت PANI-GQD بازده تبدیل انرژی 6/1 درصد از خود نشان داد. حضور یکنواخت PANI و GQD منجر به فعالیت کاتالیستی بالاتر نانوکامپوزیت PANI-GQD نسبت به PANI خالص شد. در قسمت دوم، غلظت‌های مختلف GQD به منظور بهبود عملکرد ابرخازن بکار گرفته شد. عملکرد الکتروشیمیایی کامپوزیت با استفاده از ولتامتری چرخه‌ای استخراج شد. نتایج بدست آمده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که سطح نه تنها با پلی‌آنیلین پوشش داده شده بلکه، صفحات GQD هم وارد شده است. کاربرد نمونه‌های تهیه شده در ابرخازن با استفاده از ولتامتری چرخه‌ای در محلول اسید سولفوریک 5/0 مولار بدست آمد. ظرفیت ویژه فیلم کامپوزیت PANI-GQD با پیک اکسایش کاهش بالاتر نسبت به فیلم پلی‌آنیلین خالص بدست‌آمد. در بخش سوم، فیلم PANI–GQD/Au از طریق دو مرحله فرایند الکتروشیمیایی تهیه شد. در مرحله اول مخلوط آنیلین و GQD رفلاکس شد و سپس الکتروپلیمره شدن انجام شد. در مرحله دوم نانوذرات طلا در شرایط گالوانواستاتیک در ظرف حاوی HAuCl 4 برروی فیلم PANI-GQD پخش شد. نتایج نشان داد که نانوذرات طلا بطور یکنواخت در سطح فیلم پلی‌آنیلین توزیع شد. اکسید شدن الکتروشیمیایی اسید اسکوربیک برروی لکترود PANI–GQD/Au نسبت به الکترود طلای خالص آسان‌تر صورت پذیرفت. جریان اکسیداسیون برگشت‌ناپذیر اسید اسکوربیک وابستگی خطی به غلظت اسید اسکوربیک در محدوده 1 تا 5 میلی مولار نشان داد. کامپوزیت‌های تهیه شده با روش‌های شناسایی XRD، FE-SEM، TEM، UV/vis و FT-IR مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی