عنوان

تهیه و شناسایی نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم و اصلاح آنها با ترکیبات شیمیایی :استفاده از خواص الکتروکاتالیستی و فوتوکاتالیستی آنها در سلولهای سوختی و خورشیدی

شماره

‭۵۴۶۵پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

تهیه و شناسایی نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم و اصلاح آنها با ترکیبات شیمیایی :استفاده از خواص الکتروکاتالیستی و فوتوکاتالیستی آنها در سلولهای سوختی و خورشیدی

نام نخستين پديدآور

/محمد محسن مومنی هامانه

نام ناشر، پخش کننده و غيره

تبریز : دانشگاه تبریز ، دانشکده شیمی

نام خاص و کميت اثر

‮‭۲۱۴‬ص‬

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

شیمی فیزیک

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۱/۰۶/۰۱‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز : دانشگاه تبریز ، دانشکده شیمی

متن يادداشت

نانولوله ها، به خاطر داشتن خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیکوشیمیایی خاص به شدت مورد توجه قرار گرفته اند .نانولوله های دی اکسید تیتانیوم از خواص منحصر به فردی برخوردار بوده و از کاربردهای گسترده ای در بیومواد، حسگرها، فوتوکاتالیستها و سلهای سوختی و خورشیدی برخوردار هستند .روشهای مختلفی برای سنتز نانولوله های دی اکسید تیتانیوم وجود دارد .در تحقیق حاضر، با استفاده از روش آندایزینگ تیتانیوم در محلولهای آبی و آلی مختلف، نانولوله های دی اکسید تیتانیوم تهیه شده و شرایط بهینه پارامترهای شیمی فیزیکی برای تهیه نانوساختار بدست آمد .در ادامه مورفولوژی و ساختار نانولوله های دی اکسید تیتانیوم با استفاده از روشهای میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس مطالعه و بررسی شد .نتایج نشان داد که آندایزینگ تیتانیوم در محلولهای آلی منجر به ایجاد نانولوله های دی اکسید تیتانیوم بسیار منظم با طول زیاد می شود.به دلیل مساحت سطح زیاد نانولوله های دی اکسید تیتانیوم می توان از آنها به در پیلهای سوختی استفاده کرد .با وجود پیشرفتهای زیاد در زمینه پیلهای سوختی به دلیل هزینه بالای الکترودهای بکار رفته، تاکنون این پیلها به مرحله تجاری سازی نرسیده اند .معمولا از پلاتین و دیگر فلزات نجیب به عنوان آند استفاده می کنند که این آندها بسیار گرانقیمت بوده و در حالت بالک از فعالیت الکتروکاتالیستی نسبتا پائینی برخوردارند .به منظور کاهش میزان فلزات نجیب بکار رفته و در نتیجه کاهش قیمت تمام شده پیلها، تلاشهای زیادی انجام گرفته تا از طریق پخش نانوذرات فلزات مختلف بر روی بسترهای خلل و فرجدار و ارزانقیمت به این اهداف نائل شوند .بعد از تهیه نانولوله های بهینه از طریق دوپ کردن نانوذرات فلزی مختلف، الکترودهایی با مساحت سطح زیاد ایجاد شد و پس از مطالعه بررسی ساختار و مورفولوژی آنها، فعالیت آنها به عنوان آند در پیلهای سوختی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت.در این راستا در ابتدا با استفاده از روشهای مختلف شیمیایی و فیزیکی همچون روش غوطه وری، الکترولس، آبکاری الکتروشیمیایی، روش میکروامولسیون و ... نانوذرات مختلف دوپ شده و سپس اکسیداسیون الکتروشیمیایی برخی از سوختهای متداول مانند متانول، اتانول، گلیسرول، هیدرازین و همچنین الکترواکسیداسیون برخی از قندها نظیر گلوکز، گالاگتوز با استفاده از روشهای مختلف الکتروشیمیایی مانند ولتامتری چرخه ای و کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت .بررسی های مورفولوژی نشان داد که رسوبدهی نانوذرات فلزات نجیب بر روی سطح نانولوله های دی اکسید تیتانیوم به خوبی انجام شده است .همچنین مطالعات الکتروشیمی اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوختها برروی الکترودهای حاصل نشان داد که درمقایسه با الکترودهای بالک) صاف(، این الکترودها از مساحت سطح زیاد و قابلیت مسموم شدن کمتر برخوردارند و بنابراین با توجه به قیمت تمام شده پائین تر و فعالیت الکتروکاتالیستی مناسبتر می توانند به عنوان آندهای موثر در کاربردهای پیلهای سوختی مورد استفاده قرار گیرند.در ادامه، امکان استفاده از نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک فوتوآند و ساخت پیل خورشیدی بررسی شد و عملکرد پیل خورشیدی حاصل مورد مطالعه قرار گرفت .پارامترهای شیمی فیزیکی پیل خورشیدی همچون راندمان پیل، جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب تبدیل و ... تعیین شدند .درنهایت خواص الکتروشیمیایی پیل خورشیدی حاصل با استفاده از روشهای مختلف الکتروشیمیایی همچون روش پتانسیل مدار باز، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و ... بررسی و مطالعه شد .درمقایسه با سایر روشهای آندایزینگ، آندایزینگ دومرحله ای در محلولهای آلی منجر به ایجاد نانولوله های دی اکسید تیتانیوم ریزتر شده که از مساحت سطح بیشتری برخوردار بوده و درنتیجه پیل خورشیدی حاصل از راندمان بالاتری برخوردار است

متن يادداشت

Nanotubes, due to their specific morphological and physicochemical properties have gained serious consideration. Titanium dioxide nanotubes have unique properties and wide applications in biomaterials, sensors, fuel cells, photocatalysts and solar cells. There are various methods for the synthesis of titanium dioxide nanotubes. In the present study, titanium dioxide nanotubes were prepared through anodizing of titanium in aqueous solution as well as various organic compounds and optimal chemical and physical parameters for the preparation of nanostructure were determined. The morphology and structure of titanium dioxide nanotubes were determined using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) studied. Results showed that anodizing of titanium in organic solutions leads to reproducible and highly ordered titanium dioxide nanotube arrays with 500-700 lengthDue to their high surface area, titanium dioxide nanotubes can be used in fuel the cell applications. Despite great advances in the field of fuel cells, due to the high cost of electrodes used in fuel cells, at present, these cells have not been commercialized. Traditionally, platinum and other noble metals are used as anodes, which are very expensive and in their bulk state have rather low electrocatalysis activities. In order to reduce the cost of the fuel cells by reducing the amount of noble metals used, efforts have been directed to the development of highly active electrodes through doping metal nanoparticles on a high surface area porous substrare. After optimization of the produced nanotubes doped by various metal nanoparticles, electrodes with high surface area were developed and their structure and morphology, as well as activity as the anode electrode of fuel cells were investigated. In this regard, initially, using various chemical and physical methods such as immersion, electroless plating, electroplating, microemulsion, and etc., different nanoparticles were doped and then electrochemical oxidation of the conventional fuels such as methanol, ethanol, glycerol, hydrazine, and also some carbohydrates such as glucose, galactose was studied using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry, and choroamperometery. Morphology studies confirmed proper deposition of noble metal nanoparticles on the surface of titanium dioxide nanotubes. The electrochemical oxidation of fuels on the electrodes showed that, compared to bulk (flat) electrodes, developed electrodes have higher surface area and enhanced electrocatalytic activity, thereby due to their low cost and higher activity, can be employed as promising anodes in fuel cell applications.Also, the use of titanium dioxide nanostructures as a photoanode to construct a solar cell was investigated and performance of the prepared solar cell was studied. Physicochemical parameters of the solar cell such as cell efficiency, short circuit current, open circuit voltage, conversion factor (Fill Factor) and etc. were determined. The electrochemical properties of the solar cell using electrochemical techniques such as open circuit potential, electrochemical impedance spectroscopy and etc. were studied. Compared with other methods of anodizing, tow step anodizing in organic solutions leads to finer titanium dioxide nanotubes having much greater surface area and thus enhancing the solar cell efficiency

موضوع مستند نشده

Fuel Cell

موضوع مستند نشده

Electroless

موضوع مستند نشده

Photocatalytic

موضوع مستند نشده

Electrode Modification

موضوع مستند نشده

Electrocatalytic Activity

موضوع مستند نشده

Cyclic Voltametry

موضوع مستند نشده

Anodizing

موضوع مستند نشده

Nanoparticles

موضوع مستند نشده

Electrochemical Impedance Spectroscopy

موضوع مستند نشده

TiO2 Nanotubes

مستند نام اشخاص تاييد نشده

مومنی هامانه، محمد محسن

مستند نام اشخاص تاييد نشده

حسینی، میر قاسم، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

تقوی نیا، نیما، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی