عنوان

بررسی عملكرد فوتوالكتروکاتالیستی نانوکامپوزیتهاي سولفیدهاي فلزي (Mo و W) با پلی¬آنیلین و آلوتروپی‌هاي کربن در شكافت فوتوالكتروشیمیایی آب

Number

پ۲۸۰۸۴

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی عملكرد فوتوالكتروکاتالیستی نانوکامپوزیتهاي سولفیدهاي فلزي (Mo و W) با پلی¬آنیلین و آلوتروپی‌هاي کربن در شكافت فوتوالكتروشیمیایی آب

First Statement of Responsibility

علی زنده‌دل اقدم

Name of Publisher, Distributor, etc.

شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۶۴ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی گرایش نانوشیمی

Date of degree

۱۴۰۱/۰۶/۳۰

Text of Note

در سالهای اخیر، سولفیدهای فلزی و نانوکامپوزیت‌های آنها به دلیل دارا بودن مزایایی از قبیل شکاف نوار مناسب، پایداری نوری و شیمیایی خوب و همچنین ضریب جذب نوری بالا به ویژه در ناحیه مرئی به طور گسترده به عنوان فوتوآند برای تولید گاز اکسیژن (OER) در شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب (PEC) مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در پروژه حاضر، نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین (PANI) با نانوذرات سولفید تنگستن (WS2) و سولفید مولیبدن (MoS2) به همراه نقاط کوانتومی گرافنی دوپه شده با نیتروژن (NGQD) از طریق پلیمریزاسیون اکسایشی درجا سنتز شده و با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف‌سنجی رامان، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) شناسایی شدند. روش‌های ذکر شده تأییدکننده سنتز موفقیت آمیز ترکیبات مورد مطالعه می‌باشند. در ادامه از نانوذرات WS2 خالص، نانوذرات MoS2 خالص، PANI خالص و نانوکامپوزیت‌های PANI-WS2 ، PANI-MoS2 ، PANI-WS2-NGQD و PANI-MoS2-NGQD خمیر (paste) تهیه شد و با استفاده از روش دکتر بلید روی بستر تیتانیوم (Ti) پوشش داده شد. رفتار الکترودهای تهیه شده به عنوان فوتوآند در شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب با استفاده از روش‌های ولتامتری روبشی خطی (LSV)، طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، کرونوآمپرومتری (CA) و تست مات - شاتکی (MS) در غیاب نور و تحت تابش نور مورد مطالعه قرار گردید. نتایج به دست آمده از مطالعات الکتروشیمیایی نشان دادند که نانوکامپوزیت‌های دوتایی پلی‌آنیلین با سولفیدهای فلزی در مقایسه با پلی‌آنیلین خالص و نانوذرات WS2 و MoS2 خالص، دانسیته جریان نوری بزرگتر و مقاومت انتقال بار (Rct) کوچکتری دارند. همچنین رفتار فوتوالکتروشیمیایی فوتوآندها در حضور NGQD بهبود یافته است زیرا NGQD به عنوان بستر رسانا عمل کرده و سبب تفکیک و انتقال مؤثر الکترون‌ها و حفره‌های تولید شده می‌گردد. مطابق نتایج به دست آمده، نانوکامپوزیت‌های PANI با WS2 و NGQD در مقایسه با نانوکامپوزیت‌های PANI با MoS2 و NGQD عملکرد فوتوالکتروکاتالیستی بهتری را در شکافت آب نشان دادند. مابین فوتوآندهای مورد مطالعه، فوتوآند Ti/PANI-WS2-NGQD بزرگترین دانسیته جریان نوری (mA/cm2 49/20) و کمترین مقاومت انتقال بار (Ωcm2 49) را دارا بوده و می توان آن را به عنوان نیم‌رسانای آلی- معدنی مناسب برای شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب در نظر گرفت.

Text of Note

Abstract: In recent years, metal sulfides and their nanocomposites have been widely used as photoanodes for oxygen evolution reaction (OER) in photoelectrochemical (PEC) water splitting due to their advantages such as suitable band gap, good optical and chemical stability, and high optical absorption coefficient, especially in the visible region. In the present project, polyaniline (PANI) nanocomposites with tungsten sulfide (WS2) and molybdenum sulfide (MoS2) nanoparticles along with nitrogen doped graphene quantum dots (NGQD) were synthesized through in situ oxidative polymerization and characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and X-ray Energy Dispersive Spectroscopy (EDX). The mentioned methods confirmed the successful synthesis of the studied compounds. Next, pastes were prepared from pure WS2 nanoparticles, pure MoS2 nanoparticles, pure PANI, PANI-WS2, PANI-MoS2, PANI-WS2-NGQD and PANI-MoS2-NGQD nanocomposites and were coated on a titanium substrate (Ti) using Dr. Blade's method. The behavior of prepared electrodes was studied as photoanode in the photoelectrochemical water splitting using linear sweep voltammetry (LSV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), chronoamperometry (CA) and Mott-Schottky (MS) tests in the absence of light and under light irradiation.The results obtained from the electrochemical studies showed that binary nanocomposites of polyaniline with metal sulfides have a larger photocurrent density and a smaller charge transfer resistance (Rct) compared to pure polyaniline and pure WS2 and MoS2 nanoparticles. Also, the photoelectrochemical behavior of photoanodes has been improved in the presence of NGQD because NGQD acts as a conductive substrate and causes the effective separation and transfer of produced electrons and holes. According to the obtained results, PANI nanocomposites with WS2 and NGQD showed better photoelectrocatalytic performance in water splitting compared to PANI nanocomposites with MoS2 and NGQD.Among the studied photoanodes, the Ti/PANI-WS2-NGQD photoanode has the highest photocurrent density (20.49 mA/cm2) and the lowest charge transfer resistance (49 Ωcm2), and it can be considered as a suitable organic-inorganic semiconductor for photoelectrochemical water splitting.

Variant Title

Investigating the photoelectrocatalytic performance of metal (Mo and W) sulfides nanocomposites with polyaniline and carbon allotropies in photoelectrochemical water splitting

Entry Element

‏زنده‌دل اقدم،

Part of Name Other than Entry Element

علی

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

حسینی،

Entry Element

‏یاردانی سفیدی،

Part of Name Other than Entry Element

‏میرقاسم

Part of Name Other than Entry Element

‏پریا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز