خواص الکتروشیمیایی نانوساختار دی اکسیدتیتانیوم و دی سولفید مولیبدن در واکنش تولید هیدروژن
General Material Designation
[پایاننامه]
Parallel Title Proper
Electrochemical properties of Titanium dioxide and Molybdenum disulfide nanostructure in hydrogen evolution reaction
First Statement of Responsibility
/نیر مردانی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: علوم پایه
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۴۰۰
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۹۱ص.
Other Physical Details
:
GENERAL NOTES
Text of Note
زبان: فارسی
Text of Note
زبان چکیده: فارسی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
NOTES PERTAINING TO PHYSICAL DESCRIPTION
Text of Note
مصور، جدول، نمودار
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
فیزیک- ماده چگال
Date of degree
۱۴۰۰/۰۴/۰۱
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
در سالهای اخیر، تجزیه الکتروکاتالیستی آب برای تولید هیدروژن مورد توجه واقع شده است .براساس پژوهشها، پلاتین به دلیل پایداری و پتانسیل مازاد کم به عنوان بهترین الکتروکاتالیست در این فرآیند شناخته شده است .با این حال، پلاتین به علت داشتن قیمت بالا، در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار نمیگیرد .جایگزینی پلاتین با مواد و ترکیبات ارزان و در دسترس بررسی شده است .دی سولفید مولیبدن(MoS ۲) یکی از برجستهترین دی چالکوجنایدهای فلزی است که دارای هزینه کم، پایداری و بازده الکتروکاتالیستی بالا میباشد .در این پژوهش، نانوصفحات دی سولفید مولیبدن به روش آسان سونیکیت ساخته شد و بر روی آرایه نانولولههای دی اکسید تیتانیوم (TNA) با روش الکتروفورتیک لایهنشانی شد .الکترود حاصل،MoS ۲ /TNAنامگذاری گردید .آرایه نانولولههای دی اکسید تیتانیوم با استفاده از روش آندیزاسیون بر روی لایه تیتانیوم تشکیل شد .مورفولوژی، ساختار کریستالی و شیمیایی و عملکرد الکتروشیمیایی الکترودهای ساخته شده مورد مطالعه قرار گرفت .پس از سونیکیت کردن بالکMoS ۲، آنالیز TEM نانوصفحات با نقص و لبههای فعال بیشتر نمایش داد که به عنوان مکانهایی برای تولید هیدروژن عمل میکنند .نتایج الکتروشیمیایی فعالیت کاتالیستی بهبودیافته برای الکترودMoS ۲ /TNAدر مقایسه با الکترود آرایه نانولولههای دی اکسید تیتانیوم نشان داد .پتانسیل آستانه و پتانسیل مازاد در چگالی جریانmA.cm -۲ ۱۰ به ترتیب در حدود ۳۱ و mV (vs. RHE) ۸۵ به دست آمد .به علاوه، پس از ۱۰۰۰ چرخه، الکترودMoS ۲ /TNAپایداری بالایی در واکنش تولید هیدروژن از خود نمایش داد .این نتایج از سه اثر نشأت گرفته شدند :۱- نانوصفحاتMoS ۲ حاصل از امواج فراصوت با ساختار غنی از نقص و لبههای فعال بیشتر به عنوان مکانهایی برای تولید هیدروژن عمل میکنند .۲- آرایه نانولولههای دی اکسید تیتانیوم بر روی فویل تیتانیوم، باعث ایجاد مساحت سطح زیاد برای لایهنشانی نانوصفحاتMoS ۲ و افزایش تعداد مکانهای فعال در معرض میشود .۳- بستر لولهای منظمTNA ، مسیرهای مستقیمی را برای انتقال الکترون به سمت نانوصفحاتMoS ۲ فراهم میکند و برهمکنش الکترولیت و الکترود در واکنشهای الکتروشیمیایی تولید هیدروژن را بهبود میبخشد .این پژوهش یک الکترود کارآمد و مقرون به صرفه برای واکنش تولید هیدروژن پیشنهاد کرده است.
Text of Note
In recent years, electrocatalytic water splitting for hydrogen evolution has been attended. Based on the researches, platinum has been recognized as the best electrocatalyst for hydrogen evolution reaction due to its stability and low overpotential in this process. However, platinum suffers from high cost and isnt utilized in industrial scale. Replacement of platinum with cheap and available materials and compounds has been investigated. Molybdenum disulfide (MoS2) is one of the most prominent members of metal dichalcogenides, which has low cost, high stability and electrocatalytic efficiency. In this study, MoS2 nanosheets are synthesized with facile sonication method and deposited onto the TiO2 nanotubes array (TNA) via electrophoretic technique. The obtained electrode was labeled MoS2/TNA. The TNA was formed on Ti foil via anodization method. Morphology, crystalline and chemical structure and electrochemical performance of the fabricated electrodes are studied. After sonication of bulk MoS2, TEM analysis showed production of the nanosheets with more defects and active edges that acted as sites for hydrogen evolution. The electrochemical results displayed the enhanced catalytic activity for the MoS2/TNA electrode as compared to the TNA electrode. Also, onset potential and overpotential at current density of 10 mA.cm-2 were obtained at approximately 31 and 85 mV versus RHE, respectively. Furthermore, after 1000 cycles, the MoS2/TNA electrode exhibited high stability in hydrogen evolution reaction. This results originated from three effects: (1) The ultrasonication-derived MoS2 nanosheets with the defect-rich structure and more active edges act as hydrogen evolution sites, (2) The TNA on Ti foil creates high surface area for deposition of the MoS2 nanosheets and increases number of the exposed active sites and (3) the ordered tubular TNA support provides straight pathways for electron transport toward MoS2 nanosheets and improves the interaction of the electrolyte and electrode in hydrogen evolution reaction. This study proposes an efficient and cost-effective electrode for hydrogen evolution reaction.
ba
PARALLEL TITLE PROPER
Parallel Title
Electrochemical properties of Titanium dioxide and Molybdenum disulfide nanostructure in hydrogen evolution reaction