Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamad mohsen Momeni hamaneh,Ali Ashrafi
محمدمحسن مومني هامانه (استاد مشاور) علي اشرفي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Mirzaei
محمد ميرزائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Production and characterization of copper oxide photocathode by high temperature anodizing method for use in photoelectrochemical water splitting solar cells
Production and characterization of copper oxide photocathode by high temperature anodizing method for use in photoelectrochemical water splitting solar cells photoelectrochemical water splittingis a sustainable and environmentally compatible method for producing hydrogen and converting solar energy. In this regard, copper-based metal oxide photocathodes are due to high frequency, low cost, low band gap and good light absorber. The sun seems to fit. In this research, the copper hydroxide film was formed by different temperature anodizing and then annealed with heat treatment to form copper oxide on copper substrate. The parameters used to form the hydroxide and copper oxide film, the anodizing temperature, the bath pH, ??and the applied potential in the anodizing process and the annealing temperature, also the effect of these parameters on the photoelectrochemical properties of the sample was investigated. Levels of parameters and results of analysis of LSV results were carried out using RSM test design and in full factorial method. To evaluate morphology and surface analysis, electron microscopy and X-ray diffraction analysis of EDS were used. The results showed that nanoparticle morphology was formed on the surface of copper and in the form of Cu2O and CuO3 copper oxide with thicknesses of about 1 to 2 micrometers. X-ray diffraction (GXRD) test was used to study the phases created in the surface film. The results indicated that in the anodic temperature of 100 ° C and at 35.9 pH, the growth of Cu2O copper oxide increased (111). The optical properties and photoelectrochemical properties of the samples were evaluated using solid UV analysis and linear voltammetric scanning. In addition, electrochemical impedance and heat loss were used to study the transfer of electrical flux from a dual layer in the dark and under light exposure. It was observed that the sample had an elevated photochemical and superficial properties with anodizing temperature of up to 100 degrees and a pH of 35.9.
تفکيک فتوالکتروشيميايي آب روشي پايدار و سازگار با محيط زيست جهت توليد هيدروژن و تبديل انرژي خورشيدي مي‌باشد. دراين راستا فتوکاتدهاي اکسيد فلزي ، مبتني بر مس به دليل فراواني بالا ، هزينه کم ، شکاف باند کم و جاذب خوب نور خورشيد ، مناسب به نظر مي‌رسند. در اين پژوهش فيلم هيدرواکسيد مس به روش آندايزينگ دماهاي مختلف تشکيل شده و سپس با عمليات حرارتي نمونه آنيل شده ، تا اکسيد مس بر روي زيرلايه مسي تشکيل شود. پارامترهاي مورد بررسي جهت تشکيل فيلم هيدرواکسيد و اکسيد مس ، دماي آندايزينگ ، pH حمام و پتانسيل اعمالي در فرايند آندايزينگ و دماي آنيل مي‌باشد ، همچنين اثر اين پارامترها بر روي خواص فتوالکتروشيميايي نمونه بررسي شد. سطوح پارامترها و نتايج تحليل نتايج LSV با استفاده از طراحي آزمايش RSM و به صورت فاکتوريال کامل انجام گرفت. جهت ارزيابي مورفولوژي و آناليز سطحي از ميکروسکوپ الکتروني و آناليز تفکيک انرژي پرتو ايکس EDS استفاده شد. نتايج نشان داد که مورفولوژي نانوذره‌اي بر روي سطح مس و به صورت اکسيد مس Cu_2O و CuO $ با ضخامت‌هاي حدود 1 تا 2 ميکرومتر تشکيل شدند. جهت بررسي فازهاي ايجاد شده در فيلم سطحي ، از آزمون پراش پرتو ايکس( G XRD) استفاده شد. نتايج حاکي از آن بود که در دماي آندايز 100 درجه و در pH=9/35 رشد در جهت (111) اکسيد مس Cu2O افزايش يافته است. با استفاده از آناليز UV جامد و روبش خطي ولتامتري خواص نوري و فتوالکتروشيميايي نمونه‌ها مورد ارزيابي قرار گرفتند. همچنين جهت بررسي انتقال شار الکتريکي از لايه دوگانه در تاريکي و تحت تابش نور از آزمون امپدانس الکتروشيميايي و موت شاتکي کمک گرفته شد. مشاهده گرديد که نمونه با افزايش دماي آندايزينگ تا حدود 100 درجه و pH معادل 9/35 خواص فتوالکتروشيميايي و سطحي بهتري نسبت به نمونه‌هاي ديگر داشته است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی