عنوان

بررسی خواص فوتوالکتروشیمیایی نانوکامپوزیت نیترید کربن گرافیتی- نانولوله های کربنی

IR

۴۱۱۹پ

فارسی

IR

بررسی خواص فوتوالکتروشیمیایی نانوکامپوزیت نیترید کربن گرافیتی- نانولوله های کربنی

[پایان‌نامه]

Investigation on photoelectrochemical properties of graphite-carbon nitride-carbon nanotubes nanocomposite

/بابک فتحی

: علوم پایه

، ۱۳۹۹

۶۲ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

فیزیک- ماده چگال

۱۳۹۹/۰۴/۰۱

صنعتی سهند

رشد جمعیت جهان، کاهش منابع سوخت فسیلی و آلودگی هوا، جامعه بشری را به جایگزینی سوخت-های فسیلی با منابع مجبور ساخته است .در این راستا، تولید هیدروژن با استفاده از انرژی خورشیدی یکی از نامزدهای عملی است که می‌تواند با تجزیه آب در یک سلول فوتوالکتروشیمیایی (PEC) به وسیله فوتوکاتالیست مناسب تولید شود .در این پژوهش، نانوکامپوزیتC- g۳N۴ /CNTتهیه و با روش لایه‌نشانی الکتروفورتیک بر روی زیرلایه FTO لایه‌نشانی شد .تصاویر FESEM فوتوالکترودC- g۳N۴/CNT، لایه متخلخل اما به‌هم پیوسته‌ای را نشان داد .براساس الگوهایXRD ، پیک‌های مشخصهC- g۳N۴ بدون هیچ سیگنال واضح از نانولوله‌ها به دلیل مقدار کم آن‌ها، مشاهده گردید .طیفFTIR ، ساختار شیمیاییC- g۳N۴ و CNT را در نانوکامپوزیتC- g۳N۴ /CNTتایید کرد .از طیف‌سنجیvis- UV، الکترود نانوکامپوزیتC- g۳N۴ /CNTگاف نواری ۲/۲۵ الکترون‌ولت را نشان داد که نسبت به گاف نواری الکترودC- g۳N۴ خالص( ۲/۶۰ الکترون‌ولت) کاهش چشمگیری داشته است .فعالیت نوری فوتوالکترود نانوکامپوزیتC- g۳N۴ /CNTبا ولتامتری روبش خطی مورد مطالعه قرار گرفت .فوتوجریان فوتوالکترودC- g۳N۴ /CNTبه ۷۵ میکروآمپر بر سانتی‌مترمربع در ۱ ولت رسید که تقریبا ۱۱ برابر بیشتر از مقدار آن برای فوتوالکترودC- g۳N۴ بود .تکنیک کرونوآمپرومتری تحت پتانسیل بایاس ۰/۳ ولت( نسبت به Ag/AgCl) برای فوتوالکترودC- g۳N۴/CNT، چگالی فوتوجریان ۱/۷۸ میکروآمپر بر سانتی‌مترمربع، ۶ برابر بیشتر از مقدار آن برای الکترودC- g۳N۴ را نمایش داد .این نتایج حساسیت نوری و پایداری خوبی برای فوتوالکترودC- g۳N۴ /CNTرا نشان می‌دهند .طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بهبود انتقال بار و طول عمر الکترون را برای فوتوالکترودC- g۳N۴ /CNTنسبت به فوتوالکترودC- g۳N۴ نشان داد .براساس نتایج، نانولوله‌های کربنی موجود در فوتوالکترود نانوکامپوزیتC- g۳N۴/CNT، مساحت سطح، جذب نور، رسانش الکترون، جدایش و انتقال بار و همچنین طول عمر الکترون را بهبود بخشید.

World population growth, depletion of fossil fuels resources and air pollution have forced human society to replace fossil fuels with renewable sources. In this context, the production of hydrogen using solar energy is feasible candidate, which can be produced by water splitting in a photoelectrochemical (PEC) cell using an appropriate photocatalyst. In this study, g-C3N4/CNT nanocomposite was prepared and coated on FTO substrate by electrophoretic deposition. FESEM images of the g-C3N4/CNT photoelectrode indicated the interconnected but porous film. Based on XRD patterns of the g-C3N4/CNT nanocomposite, the characteristic peaks of the g-C3N4 were observed without obvious signals from the CNTs due to its low content. FTIR spectra confirmed the chemical structure of the g-C3N4 and CNTs in the g-C3N4/CNT nanocomposite. From UV-Vis spectroscopy, the g-C3N4/CNT nanocomposite electrode implied the band gap of 2.25 eV, significant reduction relative to pure g-C3N4 electrode (2.60 eV). Photoactivity of the g-C3N4/CNT nanocomposite photoelectrodes was studied by linear sweep voltammetry. The photocurrent of the g-C3N4/CNT photoelectrode reached 75 A/cm2 at 1 V, approximately 11 fold higher than that of the g-C3N4 photoelectrode. The chronoamperometry technique under bias potential of 0.3 V (vs Ag/AgCl) for the g-C3N4/CNT photoelectrode exhibited the photocurrent density of 1.78 A/cm2 at 0.3 V, 6 fold higher than that of the g-C3N4 electrode (0.3 A/cm2). These results showed good sensitivity and durability for the g-C3N4/CNT photoelectrode. The electrochemical impedance spectroscopy indicated the improved charge-transfer and electron life time of the g-C3N4/CNT photoelectrode as compared to the g-C3N4 photoelectrode. From the results, the carbon nanotubes in the g-C3N4/CNT nanocomposite photoelectrode enhanced surface area, light absorption, electron conductivity, charge separation and transfer as well as electron life-time.

ba

Investigation on photoelectrochemical properties of graphite-carbon nitride-carbon nanotubes nanocomposite

نانولوله‌های کربنی

نیترید کربن گرافیتی

تجزیه فوتوالکتروشیمیایی آب

چگالی فوتوجریان

انتقال بار

Carbon nanotube, graphitic carbon nitride, photoelectrochemical water splitting, photocurrent density, charge transfer.

نانولوله‌های کربنی، نیترید کربن گرافیتی، تجزیه فوتوالکتروشیمیایی آب، چگالی فوتوجریان، انتقال بار

فتحی، بابک

یوسف‌زاده، سمیرا، استاد راهنما

ایران

20230624

فیزیک ،۹۰۱۷۴ ،۱۳۹۹

ی‌تیفارگ‍ ن‌برک‍ دیرتین‍ ت‌یزوپماکونان‍ ی‌یایمیشورتکلاوتوف‍ ص‌اوخ‍ ی‌سررب‍- ی‌نبرک‍ ی‌اه‍ ه‌لولونان‍.pdf

عادی

عادی

4119.pdf

p90174.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۱۱۹

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y