Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamad mohsen Momeni hamaneh,Youseff Ghayeb
محمدمحسن مومنی هامانه (استاد راهنما) یوسف غایب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mina Mahvari habib abadi
مینا مهوری حبیب آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Study of photoelectrochemical Properties of Photoanodes based on TiO2, WO3-TiO2 nanotubes modified by Co3O4-Fe2O3
The development of clean and renewable energy sources is an extremely important issue for tackling environmental problems. To produce hydrogen, the process of water spiliting under sunlight is one of the most valuable methods for generating clean and renewable energy sources. Among the different conductors, Titanium Dioxide has special properties such as high chemical stability and environmental compatibility for the practical applications and uses in the industry. However, due to the fact that the UV range is active for Application on a wide scale is limited. This problem can be solved by depositing different elements or combining with other conductors. In this thesis, by electrochemical anodizing of TiO 2 and WO 3 -TiO 2 nanotubes, the coating of oxalic acid and iron oxide in various concentrations by coating with a chemical bath (CBD) coating on TiO 2 nanotubes and coating WO 3 -TiO 2 And using SEM, XRD, UV-Visible and Raman spectroscopy, respectively, their morphology, structure, and optical properties were investigated. In these studies, the formation of nanotubes, the presence of tungsten in these nanotubes was proven, and it was also shown that metals were present at the surface of the nanotubes and the band gap of the compounds was reduced. To investigate the photoelectrococaltic properties of nanotubes, LSV and chronoamperometric tests were used in which all specimens in both sections exhibited higher flows than the non-coated sample, so that in the first section, the highest flow rate for the T 3 sample was set to 756 µA, and in the second part, the highest flow is related to the WT 2 sample, which is 10 times higher than the unopposed WO 3 -TiO 2 sample. Even in the lowest flow that is related to the WT 5 sample, the flow is 2.5 times more than the uncovered sample. The stability of the samples was studied using chronoamperometric test and it was shown that photocatalysts are very stable under long exposure. In the first part, the highest amount of hydrogen production was 80 ?Lcm -2 and in the second part, the maximum value was 40 ?Lcm -2 . In general, the results of studies showed that due to the coating of metals, the photovoltaic property of nanotubes was improved and in TiO 2 part, T 3 (0.05 molar cobalt and 0.05 molar iron) and in WO 3 -TiO 2 part of the sample WT 2 (0.08 molar cobalt and 0.02 molar iron) were selected as optimal samples due to better response to these tests.
توسعه منابع انرژی پاک و تجدید پذیر یک موضوع بسیار مهم برای مقابله با مشکلات زیست‌محیطی است. جهت تولید هیدروژن فرآیند شکافت فوتوکاتالیستی آب تحت تابش نور خورشید، یکی از ارزشمندترین روش‌ها برای ایجاد منابع انرژی پاک و تجدید پذیر می‌باشد. از میان نیمه‌هادی‌های مختلف، تیتانیوم دی‌اکسید به دلیل خواص ویژه ازجمله پایداری شیمیایی بالا و سازگار بودن با محیط‌زیست، ویژگی‌های موردنیاز برای کاربردهای عملی و استفاده در صنعت را دارد؛ اما با توجه به فعال بودن در محدوده نور UV برای کاربرد در مقیاس‌های وسیع محدودیت دارد. این مشکل با رسوب‌دهی عناصر مختلف و یا ترکیب کردن با سایر نیمه‌هادی‌ها قابل‌حل است. در این پایان‌نامه، با روش آندایزینگ الکتروشیمیایی نانولوله‌های TiO 2 وWO 3 -TiO 2 تهیه‌شده و در ادامه، رسوب اکسید کبالت و اکسید آهن را در غلظت‌های مختلف با روش رسوب‌دهی با استفاده از حمام شیمیایی (CBD) بر روی نانولوله‌های TiO 2 و WO 3 -TiO 2 پوشش دهی شده و با استفاده از روش‌های SEM، XRD، Visible UV- و طیف‌سنجی رامان، به ترتیب مورفولوژی، ساختار، خواص نوری آن‌ها موردبررسی قرار گرفت. در این بررسی‌ها تشکیل نانولوله‌ها، وجود تنگستن در این نانولوله‌ها اثبات شد و همچنین نشان داده شد که فلزات در سطح نانولوله‌ها حضورداشته و شکاف باند ترکیبات کاهش‌یافته است. برای بررسی خاصیت فوتوالکتروکاتالیستی نانولوله‌ها از روش‌های LSV و کرونوآمپرومتری استفاده شد که همه‌ی نمونه‌ها در هر دو بخش، جریان‌هایی بالاتر از نمونه‌ی بدون پوشش نشان دادند به‌طوری‌که در بخش اول بالاترین جریان مربوط به نمونه‌ی T 3 به مقدار 756 میکرو آمپر می‌باشد و در بخش دوم، بیشترین جریان مربوط به نمونه‌ی WT 2 است که مقدار آن 10 برابر نمونه WO 3 -TiO 2 بدون پوشش افزایش‌یافته است. حتی در کمترین جریان که مربوط به نمونه‌ی WT 5 می‌باشد جریان به مقدار 5/2 برابر بیشتر از نمونه بدون پوشش است. پایداری نمونه‌ها با استفاده از آزمون کرونوآمپرومتری بررسی شد و نشان داده شد که فوتوکاتالیست ها تحت تابش نور در زمان طولانی بسیار پایدار هستند. همچنین تولید گاز هیدروژن همه‌ی نمونه‌ها موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در بخش اول بیشترین مقدار تولید هیدروژن 80 میکرو لیتر در ساعت و در بخش دوم بیشترین مقدار 40 میکرو لیتر در ساعت بوده است. به‌طورکلی نتایج مطالعات نشان داد که در اثر پوشش دهی فلزات خاصیت فوتوالکتروکاتالیستی نانولوله‌ها بهبودیافته به‌طوری‌که در بخش TiO 2 -Co-Fe نمونه ی T 3 (05/0 مولار کبالت و 05/0 مولار آهن) و در بخش WO 3 -TiO 2 -Co-Fe نمونه ی WT 2 (08/0 مولار کبالت و 02/0 مولار آهن) به علت پاسخ‌گویی بهتر به آزمون‌های ذکرشده به‌عنوان نمونه‌های بهینه انتخاب شدند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی