13399

12203

كارشناسي ارشد

شيمي فيزيك

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده شيمي

۱۳۹۶

[چهارده]، ۸۵ص.: مصور، جدول، نمودار

يوسف غايب، محمد محسن مؤمني

حسين فرخ پور، محمد ژياني

1397/01/15

كتابنامه

شيمي

شيمي

ID12203

1 چكيده توسعه منابع انرژي پاك و تجديد پذير يك موضوع بسيار مهم براي مقابله با مشكالت زيستمحيطي است جهت توليد هيدروژن فرآيند شكافت فوتوكاتاليستي آب تحت تابش نور خورشيد يكي از ارزشمندترين روشها براي ايجاد منابع انرژي پاك و تجديد پذير ميباشد از ميان نيمههاديهاي مختلف تيتانيوم دياكسيد به دليل خواص ويژه ازجمله پايداري شيميايي باال و سازگار بودن با محيطزيست ويژگيهاي موردنياز براي كاربردهاي عملي و استفاده در صنعت را دارد اما با توجه به فعال بودن در محدوده نور UV براي كاربرد در مقياسهاي وسيع محدوديت دارد اين مشكل با رسوبدهي عناصر مختلف و يا تركيب كردن با ساير نيمههاديها قابلحل است در اين پاياننامه با روش آندايزينگ الكتروشيميايي نانولولههاي 2 TiO و2 WO3 TiO تهيهشده و در ادامه رسوب اكسيد كبالت و اكسيد آهن را در غلظتهاي مختلف با روش رسوبدهي با استفاده از حمام شيميايي CBD بر روي نانولولههاي 2 TiO و 2 WO3 TiO پوشش دهي شده و با استفاده از روشهاي UV Visible XRD SEM و طيفسنجي رامان به ترتيب مورفولوژي ساختار خواص نوري آنها موردبررسي قرار گرفت در اين بررسيها تشكيل نانولولهها وجود تنگستن در اين نانولولهها اثبات شد و همچنين نشان داده شد كه فلزات در سطح نانولولهها حضورداشته و شكاف باند تركيبات كاهشيافته است براي بررسي خاصيت فوتوالكتروكاتاليستي نانولولهها از روشهاي LSV و كرونوآمپرومتري استفاده شد كه همهي نمونهها در هر دو بخش جريانهايي باالتر از نمونهي بدون پوشش نشان دادند بهطوريكه در بخش اول باالترين جريان مربوط به نمونهي 3 T به مقدار 157 ميكرو آمپر ميباشد و در بخش دوم بيشترين جريان مربوط به نمونهي 2 WT است كه مقدار آن 10 برابر نمونه 2 WO3 TiO بدون پوشش افزايشيافته است حتي در كمترين جريان كه مربوط به نمونهي 5 WT ميباشد جريان به مقدار 5 3 برابر بيشتر از نمونه بدون پوشش است پايداري نمونهها با استفاده از آزمون كرونوآمپرومتري بررسي شد و نشان داده شد كه فوتوكاتاليست ها تحت تابش نور در زمان طوالني بسيار پايدار هستند همچنين توليد گاز هيدروژن همهي نمونهها موردبررسي قرار گرفت نتايج نشان داد كه در بخش اول بيشترين مقدار توليد هيدروژن 18 ميكرو ليتر در ساعت و در بخش دوم بيشترين مقدار 14 ميكرو ليتر در ساعت بوده است بهطوركلي نتايج مطالعات نشان داد كه در اثر پوشش دهي فلزات خاصيت فوتوالكتروكاتاليستي نانولولهها بهبوديافته بهطوريكه در بخش TiO2 Co Fe نمونهي 3 1 15 T موالر كبالت و 51 1 موالر آهن و در بخش WO3 TiO2 Co Fe نمونهي 2 1 18 WT موالر كبالت و 31 1 موالر آهن به علت پاسخگويي بهتر به آزمونهاي ذكرشده بهعنوان نمونههاي بهينه انتخاب شدند كلمات كليدي نانولوله آندايزينگ رسوبدهي با استفاده از حمام شيميايي شكاف باند كبالت آهن تنگستن شكافت فوتوالكتروشيميايي آب

86 Study of photoelectrochemical Properties of Photoanodes based on TiO2 WO3 TiO2 nanotubes modified by Co3O4 Fe2O3 Mina Mahvari 1 January 2018 Department of chemistryDepartment of Chemistry Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiDr Yosef Ghayeb y ghayeb@cc iut ac irDr Mohmmad Mohsen Momeni mm momeni@cc iut ac irAbstractThe development of clean and renewable energy sources is an extremely important issue for tacklingenvironmental problems To produce hydrogen the process of water spiliting under sunlight is oneof the most valuable methods for generating clean and renewable energy sources Among thedifferent conductors Titanium Dioxide has special properties such as high chemical stability andenvironmental compatibility for the practical applications and uses in the industry However due tothe fact that the UV range is active for Application on a wide scale is limited This problem can besolved by depositing different elements or combining with other conductors In this thesis byelectrochemical anodizing of TiO2 and WO3 TiO2 nanotubes the coating of oxalic acid and ironoxide in various concentrations by coating with a chemical bath CBD coating on TiO2 nanotubesand coating WO3 TiO2 And using SEM XRD UV Visible and Raman spectroscopy respectively their morphology structure and optical properties were investigated In these studies the formationof nanotubes the presence of tungsten in these nanotubes was proven and it was also shown thatmetals 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 testswere 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 T3 sample was set to 756 A and in the secondpart the highest flow is related to the WT2 sample which is 10 times higher than the unopposedWO3 TiO2 sample Even in the lowest flow that is related to the WT 5 sample the flow is 2 5 timesmore than the uncovered sample The stability of the samples was studied using chronoamperometrictest and it was shown that photocatalysts are very stable under long exposure In the first part thehighest amount of hydrogen production was 80 Lcm 2 and in the second part the maximum valuewas 40 Lcm 2 In general the results of studies showed that due to the coating of metals thephotovoltaic property of nanotubes was improved and in TiO2 part T3 0 05 molar cobalt and 0 05molar iron and in WO3 TiO2 part of the sample WT2 0 08 molar cobalt and 0 02 molar iron wereselected as optimal samples due to better response to these tests Keywords nanotube anodizing chemical bath deposition Band gap Cobalt Iron Tungsten Photoelectrochemical water splitting

يوسف غايب، محمد محسن مؤمني

حسين فرخ پور، محمد ژياني