Skip to main content
SUPERVISOR
مجید کلاهدوزان (استاد مشاور) شادپور ملک پور (استاد راهنما) حمید جواهریان نقاش (استاد مشاور) امیر عبد الملکی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Manzar Mahmoudian kolvanagh
منظر محمودیان کلوانق

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
This thesis, containing four sections. In the first section, functionalization of graphite was performed through Diels–Alder (DA) reaction, using maleimide as a functionalization agent, then it characterized by different methods. The as-obtained functionalized graphene show ultra-efficient hydrogen evolution reaction activity as a metal-free electrocatalyst with an overpotential of 391 mV (vs. RHE) to reach a current density of 10 mA cm -2 , with superior stability in alkaline medium and low cost. In the second section, a new composite material was reported based on urchin-like sphere arrays Co 3 O 4 and functionalized graphene in the first section by means of a one-pot hydrothermal strategy. The obtained nanocomposites was used for oxygen evolution reaction. Electrochemical studies show superior stability under alkaline conditions and exhibit an overpotential of 242 mV with a Tafel slope of 80 mA dec -1 . In the third section, Co 3 O 4 nanorod–functionalized graphene hybrid has been fabricated as a highly efficient electrocatalyst for water oxidation in alkaline electrolytes. The well-defined Co 3 O 4 nanorods were successfully anchored onto graphene modified with the ethylenediamine following a simple route. The as-prepared hybrid shows excellent electrocatalytic activity towards oxygen evolution reactions in 1.0 mol L -1 KOH. In addition, the fabricated catalyst exhibits prominent stability during long-term electrolysis of water. In the final section, the delamination of three-dimensional architectures graphite into two-dimensional graphene nanoplate with covalent functionalization, as revealed by the IR spectroscopy and XPS technique, confirmed the presence of sulfonic acid groups in sulfonated graphene (SG). Furthermore, the resulting edge SG could display not only a remarkable selectivity for oxygen reduction reaction via a four-electron pathway, but also outstanding stability and tolerance to methanol crossover with respect to platinum.
در این رساله، گرافیت توسط روش ها و گروه های مختلف عامل دار و شناسایی شد. سپس گرافن های عامل دار شده با گروه های عاملی مختلف به صورت الکتروکاتالیست بدون فلز یا اصلاح شده با ساختارهای کبالت، به عنوان بستر در سه زمینه آزاد سازی هیدروژن، آزاد سازی اکسیژن و کاهش اکسیژن به کار گرفته شد. در بخش اول رساله، الکتروکاتالیست های بدون فلز با روش ساده و ارزان از واکنش گرافیت با مالیمید سنتز شده و به وسیله روش های مختلف شناسایی شد. در ادامه الکتروکاتالیست های بدون فلز به عنوان جایگزین پلاتین در واکنش آزاد سازی هیدروژن مورد استفاده قرار گرفت. در بخش دوم رساله ذرات کبالت بر روی گرافن های عامل دار سنتز شده در بخش اول رساله تثبیت و پس از شناسایی با روش های مختلف؛ رفتار کاتالیست های تهیه شده در فرآیند آزاد سازی اکسیژن بررسی شد. علاوه بر آن نقش مورفولوژی ذرات کبالت در واکنش آزاد سازی اکسیژن مورد ارزیابی قرار گرفت. در بخش آخر این رساله با توجه به این که توسعه منابع انرژی سبز و تجدیدپذیر به دلیل افزایش تقاضای جهانی انرژی و کاهش منابع سوخت فسیلی چالش اصلی تحقیقات را به خود اختصاص داده است و از آن جایی که پیل های سوختی به دلیل تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده اند؛ لذا سعی شد برروی تهیه کاتالیست با کارایی بالا تمرکز شود. اگرچه در حال حاضر پلاتین متداول ترین کاتالیست در واکنش کاهش اکسیژن در کاتد در پیل های سوختی است، اما قیمت بالا و پایداری کم آن از موانع تجاری سازی این نوع پیل ها به شمار می رود. از این رو راه کارهایی در جهت حذف یا کاهش مقدار مصرفی پلاتین ارائه شده است. در کار پژوهشی انجام شده در این بخش گرافیت به روش آسان و سریع توسط کلروسولفونیک عامل دار شد و پس از شناسایی؛ کاربرد آن در واکنش کاهش اکسیژن مورد ارزیابی قرار گرفت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی