عنوان

بررسی رفتار فوتوالکتروکاتالیستی نانوکامپوزیته ای پلی‎پیرول/ منیزیم فریت اکسید/ نانوساختارهای کربن در شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب

شماره

پ۲۶۲۲۴

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی رفتار فوتوالکتروکاتالیستی نانوکامپوزیته ای پلی‎پیرول/ منیزیم فریت اکسید/ نانوساختارهای کربن در شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب

نام نخستين پديدآور

فهیمه کاظمی سوگلی تپه

نام ناشر، پخش کننده و غيره

شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۱۰۳ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

شیمی فیزیک

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۰۶/۲۴

متن يادداشت

در این پروژه، شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب، در حضور نور مرئی با استفاده از فوتوالکترودهای نانوکامپوزیتی متنوع به منظور تولید اکسیژن انجام گرفت. فوتوالکترودهای سنتز شده، متشکل از نانوکامپوزیت‎های متعدد از پلی‎پیرول (PPy)، منیزیم فریت اکسید (MFO)، تیتانیوم دی اکسید (TiO2)، نانولوله‎های کربنی (CNTs)، نانوصفحات اکسید گرافن احیا شده (rGO) می‎باشند که با اسامی FTO/PPy،FTO/PPy/MFO ، FTO/PPy/MFO@TiO2، FTO/PPy/MFO@TiO2-rGO، FTO/PPy/MFO-CNT، FTO/PPy/MFO-TiO2، FTO/PPy/MFO-TiO2-CNT نام‎گذاری شدند تا نشان دهنده‎ی ترکیب ساختار فوتوالکترودها باشد. لازم به ذکر است که ترکیبات MFO و TiO2 به دو صورت هسته-پوسته (MFO@TiO2) و نانوذرات مجزا (MFO-TiO2) در ترکیب فوتوالکترودها بکار گرفته شدند. شناسایی فوتوالکترودهای سنتزی با میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، طیف سنجی پراش اشعه ایکس (EDAX)، تفرق پرتو ایکس ((XRD و عملکرد فوتوالکتروکاتالیستی نانوکامپوزیت‎هاي سنتز شده در شکافت الکتروشیمیایی آب نیز با استفاده از ولتامتری روبشی خطی (LSV)، کرونوآمپرومتری (CHA) و طیف‎سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در سل فوتوالکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر FE-SEM، موید تغییر مورفولوژی قابل ملاحظه، در سطح بستر فوتوالکترودهای PPy با افزودن نانوکامپوزیت‎های MFO، MFO@TiO2، MFO@TiO2-rGO، MFO-CNT، MFO-TiO2، MFO-TiO2-CNT می‎باشند. بیشترین سطح متخلخل در میان تمام فوتوالکترودهای سنتزی، در فوتوالکترود FTO/PPy/MFO-TiO2-CNT مشاهده شد که این امر به نوبه خود منجر به بیشترین Cdl و پایین‎ترین Rct در این فوتوالکترود گردید. مقدار دانسیته‎ی جریان نوری فوتوالکترود FTO/PPy، در حضور نانوکامپوزیت‎های MFO-TiO2 و MFO@TiO2، به ترتیب تا 80/1 و 28/1 برابر بهبود یافت. بیشترین مقدار دانسیته‎ی جریان نوری در تولید اکسیژن در ولتاژ V vs. RHE 23/1 (mA.cm-2 14/19) در فوتوالکترود FTO/PPy/MFO-TiO2-CNT مشاهده گردید که این مقدار 45/21 % بیش از مقدار متناظر آن در فوتوالکترود FTO/PPy/MFO@TiO2-rGO می‎باشد. نتایج حاصل از مات-شاتکی و امپدانس الکتروشیمیایی نیز موید پایداری عملکرد قابل ملاحظه این فوتوالکترودها و میزان مقاومت انتقال بار پایین آن‌ها، در فصل مشترک فوتوالکترود/ الکترولیت در حین واکنش تولید اکسیژن، بودند.

متن يادداشت

Abstract:In this project, photoelectrochemical water splitting was carried out by various nanocomposites photoelectrodes using visible light to generate oxygen. The prepared photoelectrodes composed of polypyrrole (PPy), magnesium ferrite oxide (MFO), titanium dioxide (TiO2), carbon nanotubes (CNTs), and reduced grapheme oxide (rGO) nanosheets were named as FTO/PPy, FTO/PPy/MFO, FTO/PPy/MFO@TiO2, FTO/PPy/MFO@TiO2-rGO, FTO/PPy/MFO-CNT, FTO/PPy/MFO-TiO2, and FTO/PPy/MFO-TiO2-CNT to indicate the structure of the photoelectrodes composite. It should be noted that MFO and TiO2 compounds were used in the form of core-shell (MFO@TiO2) and separate nanoparticles (MFO-TiO2) in the composition of photoelectrodes. Morphological studies and characterization of the synthesized photoelectrodes were carried out using Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Energy Dispersive X ray Spectroscopy (EDX), and X Ray Diffraction (XRD). Also, photoelectrocatalytic performances of the synthesized photoelectrodes during photoelectrochemical water splitting were performed using Linear sweep voltammetry (LSV), Chronoamperometry (CHA), Electrochemical Impedance spectroscopy (EIS), and Mott schottky (MS) in photoelectrochemical cell. FE-SEM analysis showed that the surface morphology of the PPy photoelectrodes varied considerably by incorporation of MFO, MFO@TiO2, MFO@TiO2-rGO, MFO-CNT, MFO-TiO2, and MFO-TiO2-CNT nanocomposites. Among all photoelectrodes, the highest porous surface was observed in FTO/PPy/MFO-TiO2-CNT photoelectrode which contributed to their higher Cdl, and lower Rct. The photocurrent density of FTO/PPy photoelectrode was improved by 1.8 and 1.28 orders of magnitude in the presence of MFO-TiO2, and MFO@TiO2, respectively. The highest photocurrent density (19.14 mA. cm-2) in oxygen generations at 1.23 V vs. RHE was observed in FTO/PPy/MFO-TiO2-CNT photoelectrode which was 21.45% higher than that of obtained for the FTO/PPy/MFO@TiO2-CNT photoelectrode. MS and EIS results were also confirmed the considerable stability of the photoelectrodes and their lower charge transfer resistance at the photoelectrode/electrolyte interfaces during oxygen generation.

عنوان گونه گون

Investigation of photoelectrocatalytic behavior of polypyrrole/ magnesium ferrite oxide/ carbon nanostructures nanocomposites in photoelectrochemical water splitting

عنصر شناسه اي

‏‏ کاظمی سوگلی تپه،

ساير عناصر نام

‏ فهیمه

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏‏حسینی،

عنصر شناسه اي

رسولی،

ساير عناصر نام

میرقاسم

ساير عناصر نام

‏ هاله

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز