18017

15730

كارشناسي ارشد

شيمي فيزيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

دوازده، 64 ص. : مصور، جدول، نمودار

محمد ژياني

محمد محسن مومني

حسين فرخ پور، كاظم كرمي

1401/08/20

كتابنامه

شيمي

شيمي

1401/08/23

2876808

در اين پژوهش دو نوع بستر نانو لوله‌ي اكسيد تيتانيومي براي كاتاليست اكسيد ايريديوم به دو روش الكتروشيميايي و شيميايي براي استفاده در آند سيستم الكتروليز آب با غشاء مبادله‌كننده‌ي پروتون ساخته شدند. تهيه‌ي نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم به روش الكتروشيمايي با دو مشكل روبه‌رو بود. روش ساخت و تهيه و همچنين اينكه در هر بار سنتز مقدار بسياركمي نانولوله‌اكسيد تيانيومي در دسترس قرار مي‌گرفت كه براي استفاده از روش آدامز فيوژن براي سنتز شيميايي اكسيد ايريديوم بر بستر مناسب نبود. اين موضوع سبب شد تا در اين پژوهش بسترهاي ديگر با روش ساخت آسان‌تر با فعاليت مناسب براي افزايش مقياس سيستم الكتروليز انتخاب شود و مورد بررسي قرار گيرد. جهت ساخت نانو لوله اكسيد تيتانيوم به روش گرمابي از پيش ماده‌ي نانو ذرات تيتانيومي (P25 degussa) در باز غليظ و دماي بالا استفاده شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) افزايش سطح مواد ساخته شده را نسبت به پيش ماده نشان داد و مشخص كرد كه براي افزايش سطح بايد از باز غليظ با كاتيوني با شعاع بال استفاده كرد. سپس ميزان تخلخل و سطح ويژه‌ي نمونه‌ها با ايزوترم BET اندازه گيري شد كه بيشترين سطح مربوط به نمونه‌ي شستشه شده با اسيدكلريدريك با (m2.g-173/209) بود. در مرحله‌ي بعد، اكسيد ايريديوم به روش آدامز فيوژن بر روي هر يك از نمونه‌ها نشانده شد. نمونه 1، اكسيد ايريديوم نشانده شده روي بستر نانولوله‌ي اكسيد تيتانيوم ساخته شده فقط با باز غليظ و شستشو با آب ديونيزه است. نمونه 2، اكسيد ايريديوم نشانده شده روي بستر نانولوله‌ي اكسيد تيتانيوم ساخته شده با باز غليظ و شستشو با اسيد هيدروكلريدريك و سپس آب ديونيزه و نمونه 3، اكسيد ايريديوم نشانده شده روي بستر نانولوله‌ي اكسيد تيتانيوم ساخته شده با باز غليظ و شستشو با اسيد نيتريك و سپس آب ديونيزه هستند. سپس تحليل پراش پرتوي ايكس (XRD) و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) از كاتاليست‌ها انجام شد و نشان داد نمونه 1 و 2 ساختار نانو لوله‌اي خود را حفظ كرده اند و ميزان اكسيد ايريديوم نشانده روي بستر در نمونه‌ي 1 بيشتر است. در پايان فعاليت الكتروشيمايي در منحني ولتامتري با روبش خطي (LSV) نشان داد نمونه 1 چگالي جريان μA.cm^(-2)36/137در پتانسيل 8/1 ولت دارد كه در بين همه نمونه‌ها دانسيته جريان بيشتري است. سطح فعال الكتروشيميايي (ECSA) از نمودارهاي ولتامتري چرخه‌اي (CV) و داده‌هاي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) براي نمونه‌ي 1، سطح فعال الكتروشيميايي، ظرفيت خازني و مقدار مقاومت انتقال بار متوسطي نسبت به ديگر نمونه‌ها نشان داد. به طور كلي نمونه‌ 1 به دليل بالا بودن چگالي جريان و سطح فعال و پايداري نسبي در حين انجام آزمايش‌هاي الكتروشيميايي به عنوان نمونه‌ي مناسب انتخاب شد.

TiO2 nanotubes synthesized electrochemically and chemically were investigated as catalyst supports for the proton exchange membrane (PEM) water electrolyzers using IrO2 nanoparticles as oxygen evolution electrocatalyst. Here, the use of IrO2 fine particles formed and deposited in situ onto TiO2 nanotubes synthesized chemically for PEM water electrolysis was preferred due to difficulties in electrochemical synthesis in addition to high-priced titanium sheets. The results revealed that although there are different preparation routes to synthesize TiO2 nanotubes chemically, nanotubes composed by high concentrated base minus acid modifications demonstrate better formed nanotubes from XRD patterns and SEM images. Excelling electrocatalytic activity was shown as in 1.28 V vs Ag/AgCl onset potential and 137.36 μA.cm^(-2) mg^(-1)current density in 1.8 V from LSV curves, and more deposited Ir on substrate from TEM images. BET result shows 112.425 m2.g-1 surface and CV demonstrate 1714.47 m^2 electroactive surface area. EIS measurements described a moderatete amount of charge transfer resistance. On the other hand, acid nitric washing after synthesis showed maximum ECSA and lowest charge transfer resistance. In this sample, large amount of bubbles generated on the working electrode and this may be the cause of lower current density.

محمد ژياني

محمد محسن مومني

حسين فرخ پور، كاظم كرمي