توصيفگر ها :
الكترود Sn(Sb)O2 , نانوذرات هسته-پوسته TiO2@Sn(Sb)O2 , الكتروفورتيك , الكتروكاتاليست , متيلن بلو
چكيده فارسي :
آلودگي پسابهاي حاصل از صنايع رنگرزي و نساجي، صنايع دارويي، كودها و سموم كشاورزي، همواره يكي مشكلات جدي در زمينه محيط
زيست است. در اين راستا يكي از راهكارهايي كه به طور موثر بهكار گرفته شده است، تصفيه پسابهاي آلوده توسط فرايندهاي اكسيداسيون
پيشرفته است. پژوهشهاي متعددي در زمينه استفاده از ذرات 2Sn(Sb)O براي كاربرد اكسيداسيون الكتروكاتاليستي صورت گرفته است . با اين
وجود، درصد بهينه افزودن ي آنتيموان متفاوت گزارش شده است. در اين پژوهش، ذرات 2Sn(Sb)O به روش سنتز حرارت ي توليد شد و مقدار
بهينه آنتيموان 5 / 1 % مولي به دست آمد. در ادامه، تاثير ساختار كامپوزيتي هست ه-پوسته 2@Sn(Sb)O2TiO بر عملكرد الكتروكاتاليستي اين
ذرات نسبت به ذرات 2Sn(Sb)O خالص بررسي شد. ذرات هسته-پوسته 2@Sn(Sb)O2TiO ، توسط روش همرسوبي شيميايي سنتز شدند.
همچنين، از روش پوششدهي الكتروفورتيك براي رسوبدهي هر د و نوع ذرات سنتز شده، استفاده شد. سنتز موفقيتآميز اين ساختار، توسط
بررس يهاي پراش پرتو ايكس، طي فسنجي تبديل فوريه فروسرخ و ميكروسكوپ الكتروني عبوري تأييد شد و پس از رسوب الكتروفورتيك
ر وي زيرلايه تيتانيوم، از آناليزهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس، براي مشاهده سطح و
سطح مقطع پوششها استفاده شد. به منظور ايجاد شرايط قابل مقايسه بين دو الكترود، ضخامت آنها در حدود 15 ميكرومتر تنظيم شد. خواص
الكتروشيمياي ي الكترودها، با آزمايشهاي ولتامتري چرخهاي، طي ف سنجي امپدانس الكتروشيمياي ي و ولتامتري روبش خطي، در ي ك سلول سه
الكترودي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج طيف سنج ي امپدانس الكتروشيميايي نشان داد كه رساناي ي الكتريك ي نانوذرات هسته-پوست ه
@Sn(Sb)O₂2TiO ، در مقايسه با Sn(Sb)O₂ به طور قابل توجه ي افزايش يافت كه به تشكي ل پيوندهاي ناهمگون نسبت داده شد. پتانسي ل
رهايش اكسيژن الكترود @Sn(Sb)O₂2TiO ، 67 / 2 ولت بود كه در مقاي سه با الكترود Sn(Sb)O₂ ( 87 / 2 ولت(، اندك ي كاهش يا فت.
پوششهاي ساخته شده به عنوان آند براي تخريب الكتروكاتاليست ي متيلن بلو، به عنوان يك مدل رايج از آلايندههاي آلي، استفاده شدند.
آزمونهاي الكتروكاتاليست ي در يك سلول دو الكترودي در محلولهاي 1 / 0 مولار سديم سولفات و 1 / 0 مولار پتاسيم كلريد به عنوان
الكتروليتهاي پشتيبان، هر كدام حا وي 5 ميل يگرم در ليتر متيلن بلو، به عنوان يك رنگدانه آلاينده آل ي انجام شد و محلولها با طيف سنج ي
مرئ ي-فرابنفش ارزياب ي شدند. نتايج بهدس تآمده نشان داد كه بازده الكتروكاتاليست ي الكترود Sn(Sb)O₂ در الكتروليتهاي سديم سولفات به
1 / 97% در مدت زمان 180 دقيقه و در الكتروليت پتاسيم كلريد 3 / 97 % در مدت زمان 60 دقيقه م يرسد. الكترود هست ه-پوست ه
@Sn(Sb)O₂2TiO ، در الكتروليت سديم سولفات بازده تخريب 9 / 95 % در مدت زمان 120 دقيقه و در الكتروليت پتاسيم كلريد، 3 / 97 % در
مدت زما ن 04 دقيقه نشان داد كه در مقايسه با الكترود Sn(Sb)O₂ ، يك افزايش 5 / 1 برابري مشاهده شد. هر دو الكترود، خواص الكتروكاتاليستي
خود را طي پنج سيكل، بدون كاهش قابلتوجه ي حفظ كردند. در ادامه سينتيك فرايند تخريب الكتروكاتاليستي متيلن بلو در هر دو الكتروليت
سديم سولفات و پتاسيم كلريد با ارزيابي الكتروليت در فواصل زماني مشخص بررسي شد. نتايج نشان م يدهد كه تمامي فرايندهاي
الكتروكاتاليستي از سينتيك خطي مرتبه اول پيروي م يكنند. مقايسه نتايج اين پژوهش با كارهاي مشابه قبل ي، نشان داد كه كارايي بالايي در ارائه
خواص اكسيداسيون الكتر وكاتاليست ي توسط الكترودهاي ساخته شده به دست آمد و در عين حال اين الكترودها، يك رويكرد مهندسي سطح
از فرايندهاي در كاربردهاي الكتروكاتاليستي ارائه دادند.
چكيده انگليسي :
Wastewater pollution from industries, has always been a serious environmental problem. In this regard, one of the solutions that has been effectively used is the treatment of contaminated wastewater by advanced oxidation processes. Several studies have been conducted on the use of Sn(Sb)O2 particles for electrocatalytic oxidation applications. However, the optimal percentage of antimony dopant has been reported to be different. In this study, Sn(Sb)O2 particles were produced by a thermal method and the optimal amount of antimony was 1.5 mol%. Next, the effect of the core-shell composite structure of TiO2@Sn(Sb)O2 on the electrocatalytic performance of these particles was investigated compared to pure Sn(Sb)O2 particles. The TiO2@Sn(Sb)O2 core-shell particles were synthesized by chemical co-deposition methods. Also, the electrophoretic deposition method was used to deposit both types of synthesized particles. The successful synthesis of this structure was confirmed by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy and transmission electron microscopy. After electrophoretic deposition on titanium substrate, field emission scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy analyses were used to observe the surface and cross-section of the coatings. In order to create comparable conditions between the two electrodes, their thickness was adjusted to about 15 μm. The electrochemical properties of the electrodes were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and linear sweep voltammetry experiments in a three-electrode cell. The electrochemical impedance spectroscopy results showed that the electrical conductivity of the TiO2@Sn(Sb)O₂ core-shell nanoparticles was significantly reduced compared to Sn(Sb)O₂, which was attributed to the formation of heterojunctions. The oxygen evolution potential of the TiO2@Sn(Sb)O₂ electrode was 2.67 V, which was slightly reduced compared to the Sn(Sb)O₂ electrode (2.87 V). The fabricated coatings were used as anodes for the electrocatalytic degradation of methylene blue, a common model organic pollutant. Electrocatalytic tests were carried out in a two-electrode cell in 0.1 M sodium sulfate and 0.1 M potassium chloride solutions as supporting electrolytes, each containing 5 mg/L methylene blue, as an organic pollutant pigment, and the solutions were evaluated by UV-vis spectroscopy. The results showed that the electrocatalytic efficiency of Sn(Sb)O₂ electrode in sodium sulfate electrolytes reached 97.1% within 180 min and 97.3% within 60 min in potassium chloride electrolyte. The TiO2@Sn(Sb)O₂ core-shell electrode showed a degradation efficiency of 95.9% within 120 min in sodium sulfate electrolyte and 97.3% within 40 min in potassium chloride electrolyte, which was a 1.5-fold increase compared to the Sn(Sb)O₂ electrode. Both electrodes maintained their electrocatalytic properties over five cycles without significant degradation. Next, the kinetics of the electrocatalytic degradation of methylene blue in both sodium sulfate and potassium chloride electrolytes were investigated by evaluating the electrolyte at specific time intervals. The results show that all electrocatalytic processes follow first-order (linear) kinetics.