30300

سنتز و بررسي رفتار فوتوكاتاليستي كامپوزيت كربن فعال - روي سولفيد - موليبدن دي‌سولفيد در توليد هيدروژن از آب

كارشناسي ارشد

نانوفناوري- نانومواد

1399

1402/7/12

حسين بنا متجدد امروز

فناوري‌هاي نوين

آبكافت نوري توسط مواد فتوكاتاليستي يك روش سبز براي توليد هيدروژن به عنوان سوخت پاك است و به دليل استفاده از آب و سوزاندن هيدروژن و بازتوليد آب، يك روش دوست‌دار محيط زيست است. راندمان بالا، سبز بودن، تكرارپذيري، هزينه كمتر و استفاده از تجهيزات ارزان طبيعي، از خصوصيات اين روش ايده‌آل و آينده‌نگر است. در اين تحقيق از تاباندن نور لامپ بر روي نانوكامپوزيت كربن فعال-روي سولفيد-موليبدن دي‌سولفيد براي انجام واكنش فتوليزي جهت توليد هيدروژن از آب استفاده شده است. روش توليد كربن فعال با ابداع سيستم ساخته شده كوره افقي خودفعال‌ساز با كندانسور است كه از ماده اوليه قارچ به دست آمده است و طبق نتايج تخلخل‌سنجي، دماي 800 درجه سانتي‌گراد براي تخلخل بيشتر (حجم حفرات (cm3 g-1 1123/1) با ميانگين قطر حفرات (nm 2163/4))، توزيع متقارن‌تر و سطح ويژه بيشتر (مساحت سطح BET (m2g-1 3/1055)) انتخاب شده است. نانوكامپوزيت از محلول‌سازي و اختلاط مواد اوليه آمونيوم هپتا موليبدات تترا هيدرات، روي نيترات.6 آبه و كربن فعال متخلخل در يك بوته و از پودر گوگرد در بوته ديگر در جوار هم در داخل كوره به دست آمده است. نمونه‌هاي سنتز شده، به كمك آناليز پراش اشعه ايكس، طيف سنجي بازتابي، طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز، آناليز جذب و واجذب نيتروژن (تخلخل‌سنجي)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري با وضوح بالا، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني با وضوح بالا، آناليز عنصري (EDS و Mapping)، طيف‌سنجي رامان، آناليز فتوكارنت، تكنيك مات-شاتكي، امپدانس الكتروشيميايي، ولتامتري روبشي خطي و . . . تحت بررسي قرار گرفتند. در دستگاه ساخته‌شده آناليز توليد هيدروژن نيز مقدار توليد هيدروژن به ازاي نانوكامپوزيت فتوكاتاليستي اندازه‌گيري شد.

1402/10/16

Synthesis and investigation of the photocatalytic behavior of activated carbon-ZnS-MoS2 composite in hydrogen production from water

10/3/2024 12:00:00 AM

Photon-assisted water-splitting by photocatalytic materials is a green method to produce hydrogen as a clean fuel, and it is an environmentally friendly method due to the use of water and hydrogen burning and water regeneration. High efficiency, greenness, reproducibility, lower cost and the use of cheap natural equipment are the characteristics of this ideal and forward-looking method. In this research, lamp light shining on activated carbon-zinc sulfide-molybdenum disulfide nanocomposite was used to perform photolysis reaction to produce hydrogen from water. The method of producing activated carbon is a self-activating horizontal furnace system with a condenser, which is obtained from the raw material of mushrooms, and according to the results of porosity measurement, the temperature of 800 degrees Celsius is chosen for better porosity, more symmetrical distribution, and better specific surface area. The nanocomposite is obtained by dissolving and mixing the raw materials of ammonium heptamolybdate tetrahydrate, zinc nitrate.6 H2O, water, and porous activated carbon in one crucible and from sulfur powder in another crucible next to each other inside the furnace. Synthesized samples, with the help of X-ray diffraction analysis, diffuse reflectance spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, nitrogen absorption and desorption analysis (porosity), high resolution transmission electron microscope, high resolution field emission scanning electron microscope, elemental analysis (EDS and mapping), Raman spectroscopy, photocurrent analysis, Matt-Schottky technique, electrochemical impedance spectroscopy and linear sweep voltammetry were investigated. In the constructed arrangement for hydrogen production analysis, the amount of hydrogen production was measured as 15.8 micromol/h per 0.075 g of photocatalytic nanocomposite.

فتوكاتاليست , توليد هيدروژن , كربن فعال , روي سولفيد , دي‌سولفيد موليبدن

photocatalyst , Hydrogen production , activated carbon , Zinc sulfide , Molybdenum Disulfide

Mohammad Reza Shirazi

Dr. Hossein Bana Motejadded