Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Rezaei,Ali asghar Ensafi
بهزاد رضائی (استاد راهنما) علی اصغر انصافی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehrzad Simi
مهرزاد سیمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Synthesis of carbon nanotube nanocomposite with Co3O4 and MoS2 and synthesis of Co-Fe LDH nanocage and its application in oxygen evolution reaction
In this research in order to oxygen evolution reaction in the water-splitting process, inexpensive transition metal and multi-wall carbon nanotube are used. In the first part of this research, a multi-walled carbon nanotube nanocomposite incorporates cobalt oxide and molybdenum disulfide is used to modify the glassy carbon electrode by using an ultrasonic bath. FE-SEM, XRD, EDS, and elemental mapping techniques are used for electrocatalyst characterization. Afterward, the efficiency of electrocatalysts are investigated using linear sweep voltammetry, cyclic voltammetry, chronoamperometry, chronopotentiometry, and electrochemical impedance spectroscopy. In the linear sweep voltammetry technique, 290 mV overpotential in 2 M potassium hydroxide solution at 10 mA.cm-2 is obtained. Also, the activity of the prepared catalyst decreased by 10.81% after 200 cycles of voltammetry. In the Tafel plot, the slope for this catalyst is 81 mV.dec-1. In the second part of this research, nickel foam is modified as a catalytic substrate using double-shelled cobalt-iron layered-double hydroxide nanocage. FE-SEM, XRD, EDS, and elemental mapping techniques are used for electrocatalyst characterization. Afterward, the efficiency of electrocatalysts are investigated using linear sweep voltammetry, cyclic voltammetry, chronoamperometry, chronopotentiometry, and electrochemical impedance spectroscopy. In the linear sweep voltammetry technique, 260 mV overpotential in 3 M potassium hydroxide solution at 10 mA.cm-2 is obtained. In order to evaluate the stability of this catalyst by cyclic voltammetry, chronoamperometry method (at two potentials of 1.55 and 1.65 volts relative to the RHE), and chronopotentiometry method (at two current densities of 10 and 100 mA.cm2) are used. All stability tests are performed consecutively for 18 hours using one electrode. Catalyst stability increased after performing the mentioned methods. In the Tafel plot, the slope for this catalyst is 71.9 mV.dec-1.
در این پایان¬نامه به¬منظور واکنش آزادسازی اکسیژن در فرآیند شکافت آب، از نانوکاتالیست¬های بر پایه فلزات واسطه ارزان قیمت و نانولوله¬های کربنی استفاده شد. در بخش اول این پژوهش، الکترود کربن شیشه¬ای با استفاده از نانوکامپوزیت نانولوله¬های کربنی چند دیواره به همراه اکسید کبالت و مولیبدن دی سولفید و با استفاده از حمام فراصوت اصلاح شد. نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از روش-های میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس، انرژی تفرق اشعه ایکس و نقشه عنصری مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت. در ادامه، کارایی¬ این کاتالیست با استفاده از روش¬های ولتامتری پیمایش خطی، ولتامتری چرخه¬ای، کرونوآمپرومتری، کرونوپتانسیومتری و طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. با استفاده از تکنیک ولتامتری روبش خطی نشان داده شد که در محلول پتاسیم هیدروکسید 0/2 مولار، واکنش آزادسازی اکسیژن دارای اضافه پتانسیل 290 میلی¬ولت نسبت به الکترود مرجع هیدروژن برگشت پذیر (RHE) در دانسیته جریان 10 میلی¬آمپر بر سانتی¬مترمربع می¬باشد. همچنین کارایی کاتالیست تهیه شده پس از 200 چرخه ولتامتری تا 19/89 درصد حفظ شد. شیب منحنی تافل برای این الکتروکاتالیست mV.dec-1 81 بدست آمد. در بخش دوم این پژوهش، فوم نیکل به عنوان بستر کاتالیستی با استفاده از نانو قفس¬های دو پوسته¬ای دو هیدروکسید لایه¬ای کبالت-آهن (Co-Fe LDH DSNC) اصلاح شد. نانوساختار¬های اصلاح شده با استفاده از روش¬های میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس، انرژی تفرق اشعه ایکس و نقشه عنصری شناخته و مورد بررسی قرار داده شد. در ادامه کارایی این کاتالیست با استفاده از روش¬های ولتامتری پیمایش خطی، ولتامتری چرخه¬ای، کرونوآمپرومتری، کرونوپتانسیومتری و طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. با استفاده از تکنیک ولتامتری روبش خطی نشان داده شد که در محلول پتاسیم هیدروکسید 0/3 مولار، واکنش آزادسازی اکسیژن دارای اضافه پتانسیل 260 میلی¬ولت نسبت به الکترود RHE در دانسیته جریان 10 میلی¬آمپر بر سانتی¬متر مربع می¬باشد. به¬منظور بررسی پایداری این کاتالیست به ترتیب از روش¬های ولتامتری چرخه¬ای، کرونوآمپرومتری در دو پتانسیل 55/1 و 65/1 ولت نسبت به الکترود RHE و کرونوپتانسیومتری در دو دانسیته جریان 10 و 100 میلی¬آمپر بر سانتی¬متر مربع که همه¬ تست های پایداری به صورت متوالی در مدت زمان 18 ساعت و با استفاده از یک الکترود انجام شد. پایداری کاتالیست پس از انجام روش¬های ذکر شده افزایش پیدا کرد. همچنین شیب منحنی تافل mV.dec-1 9/71 بدست آمد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی