شماره راهنما :
1202 دكتري
پديد آورنده :
كمالي، سعيده
عنوان :
سنتز و ارزيابي كاتاليست هاي غيرنجيب بر پايه ي نيكل و آلياژهاي آن بر روي بستر گرافن اصلاح شده براي واكنش آزادسازي هيدروژن در محيط آلكالاين
گرايش تحصيلي :
شيمي فيزيك
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده شيمي
صفحه شمار :
نوزده، ۲۰۵ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد ژياني
استاد مشاور :
بهزاد رضايي، حسين توكل
توصيفگر ها :
گرافن , نانوذرات نيكل , واكنش آزادسازي هيدروژن , پلي وينيل پيروليدون , سريم (IV) اكسيد , آلياژ نيكل-كبالت , كروم (III) اكسيد , بستر هيبريدي , محيط قليايي
استاد داور :
علي اصغر انصافي، اسماعيل شمس سولاري، محمد محسن مومني
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/03/08
كد ايرانداك :
ID1202 دكتري
چكيده فارسي :
02 چكيده در اين رساله الكتروكاتاليستهايي متشكل از نانوذرات نيكل وآلياژهاي آن با فلزات واسطهي Cu Cr Mn Fe Co و Zn يا مخلوط آن با اكسيد تعدادي از اين فلزات بر روي بستر گرافن و يا هيبريدهاي گرافن تهيه و پس از شناسايي ريزساختار براي واكنش آزادسازي هيدروژن در محيط قليايي مورد استفاده قرار گرفت براي شناسايي نمونههاي ساخته شده در اين رساله از تكنيكهاي مختلفي چون طيفسنجي مادون قرمز تبديل فوريه پراش پرتو ايكس تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني و ميكروسكوپ الكتروني عبوري طيف سنجي فوتوالكتروني پرتو ايكس و رامان بهره برده شد براي تهيهي گرافن نيز روش احياي شيميايي گرافن اكسيد مورد استفاده قرار گرفت در بخش اول رساله نانوذرات نيكل بر روي بستر هيبريدي گرافن و پليمر پليوينيل پيروليدون رشد داده شده و ريزساختار آن به كمك تكنيكهاي مختلفي شناسايي شد سپس فعاليت آن در واكنش آزادسازي هيدروژن بررسي و با نمونهي بدون پليمر مورد مقايسه قرار گرفت نتايج بدست آمده از ارزيابيهاي ولتامتري نشاندهندهي پايداري عملكرد الكتروشيميايي نمونهي داراي پليمر طي 0005 چرخه بود در بخش دوم رساله بستر گرافن با نانوذرات سريم IV اكسيد به نسبتهاي 52 05 و 57 درصد وزني هيبريد شده و نانوذرات نيكل بر روي آن رشد داده شدند پس از شناسايي نمونههاي تهيه شده با درصدهاي مختلف سريم اكسيد نمونهها در واكنش آزادسازي هيدروژن مورد ارزيابي قرار گرفتند نتايج بدست آمده نشاندهندهي كاهش پتانسيل مازاد آغازين كاهش شيب تافل و پتانسيل مازاد در دانسيتهجريان 01 ميليآمپر بر سطح براي نمونهي داراي 05 درصد وزني از سريم اكسيد بود اين نمونه پتانسيل مازاد آغازين برابر با 51 ميليولت را نشان داد نتايج بدست آمده از ارزيابيهاي ولتامتري روبش خطي و چرخهاي توسط طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي نيز مورد تأييد قرار گرفت در بخش سوم آلياژهاي نيكل با فلزات كبالت آهن منگنز كروم مس و روي با نسبت مولي نيكل به فلز دوم برابر با سه به يك بر روي بستر گرافن تهيه شده و مورد شناسايي قرار گرفت نتايج الكتروشيميايي نشاندهندهي فعاليت باالتر الكتروكاتاليست آلياژ نيكل كبالت بر روي گرافن نسبت به ساير نمونههاي ساخته شده بود پتانسيل مازاد ثبت شده براي اين نمونه در دانسيته جريان 01 ميليآمپر بر سطح برابر با 491 ميليولت و در مقايسه با نمونهي نيكل بر روي گرافن 133 ميليولت كوچكتر بود همچنين تصويربرداري ميكروسكوپهاي الكتروني روبشي و عبوري مورفولوژي اين نمونه را به شكل ساختارهاي گلكلمي شكل نشان دادند بخش چهارم به ساخت مخلوط نيكل و تعدادي از اكسيدهاي فلزات واسطهي رديف اول اختصاص داده شد در اين كار مخلوط نيكل و كروم III اكسيد بر روي بستر گرافن نتايج الكتروشيميايي باالتري را نسبت به ديگر نمونههاي داراي نيكل و فلز اكسيد نشان داد همچنين تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني عبوري مورفولوژي اين نمونه را به شكل ساختارهاي هسته پوسته و يا توخالي نشان داد اگرچه در حال حاضر فلزات گروه پالتين بهعنوان كاراترين الكتروكاتاليستهاي واكنش آزادسازي هيدروژن شناخته ميشوند اما نتايج بدست آمده در اين رساله چشماندازي به سوي معرفي الكتروكاتاليستهايي مقرونبه صرفه و با روش تهيهي آسان از فلزات واسطه رديف اول براي كاربرد در كاتد الكترواليزرهاي قليايي ميباشد كلمات كليدي گرافن نانوذرات نيكل واكنش آزادسازي هيدروژن پليوينيل پيروليدون سريم IV اكسيد آلياژ نيكل كبالت كروم III اكسيد بستر هيبريدي محيط قليايي
چكيده انگليسي :
190 Synthesis and Evaluation of Non Noble Catalysts Based on Nickel and its Alloys on the Modified Graphene Support for Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media Saeedeh Kamali E mail s kamali@ch iut ac ir saeedehkamali8@gmail com April 2018 Department of Chemistry Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan IranSupervisor Dr Mohammad Zhiani E mail m zhiani@cc iut ac ir mohammad zhiani@gmail comAdvisor Prof Behzad Rezaei rezaei@cc iut ac ir Prof Hossein Tavakol h tavakol@cc iut ac irDepartment Graduate Coordinator Dr Ali Reza Najafi Department of Chemistry Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111AbstractIn this thesis various electrocatalysts including of Ni nanoparticles and its alloys or mixed compounds withnon precious transition metals were prepared on the graphene support or graphene hybrids Aftercharacterization the products were employed as the hydrogen evolution reaction electrocatalysts in alkalinemedia In order to characterize the obtained samples several techniques were employed such as FTIR XRD FE SEM TEM Raman and XPS analysis Also for the providing of graphene chemical reduction of grapheneoxide was done In the first section polyvinylpyrrolidone modified graphene was synthesized as a hybrid withadditional functional groups for Ni nanoparticles support The results showed a long term durability for thissample in comparison to the Ni nanoparticles supported on the graphene and without the application ofpolyvinylpyrrolidone In the next section a facile chemical reduction procedure for the synthesis of nickelnanoparticles on a ceria reduced graphene oxide hybrid was reported To optimize the amount of ceria in theproducts various physical and electrochemical techniques were applied The results showed the influence ofceria incorporation in the matrix on the size of the prepared nickel nanoparticles The prepared compositeswere used as electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction in alkaline media The results showed anexcellent catalytic activity of Ni ceria rGO 1 1 with lowest onset overpotential and Tafel slope Also theeffect of ceria incorporation into the Ni ceria rGO on the electrochemical activity and impedance spectroscopyresponse of the samples were discussed comprehensively The next section was devoted to the preparation ofNi alloys with available 3d row transition metals Co Fe Mn Cr Cu and Zn on the graphene support Theresults showed the higher hydrogen evolution activity of Ni Co alloy Ni Co mol ratio 3 1 compared toother investigated samples Also TEM and FE SEM images showed a cauliflower like structures for theprepared sample In the last section Ni and a number of 3d row transition metals oxides were grown on thegraphene support In this work Ni and Cr2O3 mixed nanoparticles rGO showed a higher electrochemicalactivity than other Ni and MxOy rGO samples In order to investigate the morphology and structure of Ni Cr2O3 rGO the obtained sample was further characterized via TEM and XPS analysis The obtained results ofthis thesis introduce the investigated samples as the promising electrocatalysts which could be employed in thecathode side of water electrolyzer in alkaline media Keywords Graphene Nickel nanoparticles Hydrogen evolution reaction Polyvinylpyrrolidone Ceria Ni Co alloy Alkaline Media
استاد راهنما :
محمد ژياني
استاد مشاور :
بهزاد رضايي، حسين توكل
استاد داور :
علي اصغر انصافي، اسماعيل شمس سولاري، محمد محسن مومني
