Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamad mohsen Momeni hamaneh,Mohammad Dinari
محمدمحسن مومنی هامانه (استاد مشاور) محمد دیناری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Alami Raad
حسین علامی راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Preparation and Characterization of Nanostructure Nickel-Cobalt Layered Double Hydroxide Doped with Cerium and Its Growth on Carbon Nanotubes as an Efficient Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction
High activity, stable, and affordable electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) to replace precious catalysts, such as IrO 2 and RuO 2 , be a way to renewable energy solutions, containing water-splitting and rechargeable metal-air batteries. Here, we report the impressive electrocatalytic activity for the OER of nanohybrid cerium-doped nickel-cobalt layered double hydroxide ( Ce doped NiCo-LDH ) grown on a scaffold of carbon nanotube (CNT) displayed excellent electrochemical performance in the water oxidation. The structure and morphology of the NiCoCe-LDH/CNT catalyst was analyzed by TEM, FE-SEM, EDS, XRD, FTIR, TGA, BET, and Raman techniques. The prepared electrode at the current density of 10 mA cm ?2 showed overpotential (? ) of 236 mV and the Tafel slope was 56 mV dec -1 in the 1M KOH. NiCoCe-LDH/CNT nanohybrid ‌exhibits more electrocatalytic activity and durability for oxygen evolution than commercial costly metal Ir and Ru catalysts.
توسعه‌ی مناسب روش‌های مبتنی بر دوپ کردن عناصر در ترکیبات مختلف و تولید یک کامپوزیت با فعالیت بالای الکتروکاتالیستی برای واکنش تولید اکسیژن (OER)، از جمله روش‌های کارآمد برای حل بحران انرژی است. ازاین‌رو در این کار پژوهشی از روشی آسان و کم‌هزینه برای طراحی و ساخت یک الکتروکاتالیست از Ce دوپ شده در ساختار دو هیدروکسید لایه‌ای رشد یافته بر روی نانولوله‌های کربنی که به‌صورت NiCoCe-LDH/CNT نام‌گذاری شده است، به‌صورت نانو کامپوزیت‌های سلسله مراتبی برای افزایش کارایی OER استفاده شد. نانوکامپوزیت تهیه شده نسبت به ترکیبات ساخته‌شده با فلزهای نجیب همچون ایریدیم و روتنیوم دارای ویژگی ساختاری شامل فعالیت کاتالیستی ذاتی بالا، خواص اکسایش-کاهش غنی، عدد کوئوردیناسیون انعطاف‌پذیر در Ce 3+ و بستری کارآمد برای تسهیل در انتقال الکترون هستند. ویژگی‌های ریخت شناسی، مطالعه ساختار بلوری و سایر خواص نانوکامپوزیت ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی (FE-SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، رامان، طیف سنجی فروسرخ(FT-IR)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتوایکس (EDX)، آنالیز وزن سنجی گرمایی (TGA) و مساحت سطح ویژه به روش برونائر-امت-تلر (BET) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده تأیید کننده ساختار لایه‌ای با مساحت سطح بالا و پراکندگی مناسب عناصر فعال در OER بر روی سطح الکتروکاتالیست‌های تهیه شده بود. نتایج آزمون‌های الکتروشیمیایی نشان داد که دوپ کردن Ce با ایجاد نقص و نا به‌جایی در ساختار موجب افزایش انتقال الکترون در ساختار نانو لایه‌های LDH و شبکه‌ی نانولوله‌های کربنی می‌شود. ساختار یکنواخت به‌دست‌آمده از دوپ Ce در ساختار NiCo-LDH/CNT و رشد آن بر روی اسکلت نانولوله‌ی کربنی موجب ایجاد یک نانوکامپوزیت با عملکرد مناسب در OER و ذخیره انرژی شده است، که نتایج به‌دست‌آمده حاکی از اضافه پتانسیل آغازین پایین mV 236، شیب تافل کم mV.dec -1 56 و ظرفیت ویژه mF.cm -2 2/4 است که در مقایسه با بسیاری از الکتروکاتالیست‌های OER بر پایه‌ی فلزهای غیر نجیب ساخته‌شده، دارای عملکردی بهتر و ذخیره انژی بسیار بالاتری است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی