• شماره ركورد
    33757
  • پديد آورنده

    سپيده فريدوني

  • عنوان
    ايجاد پوشش كامپوزيتي الكتروكاتاليستي چهارچوب هاي فلز- آلي هيدروكسيدهاي دولايه بر پايه آهن-نيكل
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مواد و متالورژي
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/07/15
  • استاد راهنما
    دكتر سعيد رستگاري -دكتر هاجر قنبري
  • استاد مشاور
    ندارم
  • دانشكده
    مواد و متالورژي
  • چكيده
    افزايش بي رويه مصرف سوختهاي فسيلي جهان را به سمت بهره برداري از سوخت هيدروژني با چگالي انرژي بالا و آلودگي كربني صفر، حركت داده است. در فرآيند تقسيم ،آب ميتوان هيدروكسيدهاي دولايه و چهارچوبهاي فلز-آلي را جايگزين الكترو كاتاليستهاي مبتني بر فلزات نجيب كرد كه به دليل فراواني مواد اوليه مساحت سطح بالا تخلخل بالا، مراكز فلزي فراوان و ساختارهاي قابل تنظيم است كه براي كاهش نقاط ضعف اين دسته از مواد ميتوان از ساخت كامپوزيت NiFe-MOF/NiFe-LDH روي فوم نيكل استفاده كرد. در اين پژوهش در ابتدا به روش گرمابي هيدروكسيدهاي دولايه با نسبتهاي نيكل به آهن 1:1 و 4:1 و چهارچوبهاي فلز آلي به روش حلال ،گرمايي هر دو در دماي 125°C به مدت 12 ساعت سنتز شدند و با آناليزهاي پراش پرتو ايكس ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشري ميداني و طيف سنجي مادون قرمز، مشخصه يابي فازي، ريزساختاري و پيوندي و با آزمونهاي الكتروشيميايي پتانسيل اضافي و ظرفيت لايه دوگانه بررسي شدند. ريز ساختارهاي و NiFe-LDH روي فوم نيكل به صورت ورقه اي و گل مانند رشد كرده اند ريز ساختار NiFe- MOF /NiFe- LDH روي فوم نيكل براي نسبت 1:1 به صورت رشد ذرات MOF روي صفحات LDH بوده است؛ در حالي كه در نسبت 4:1 بدون تغيير ريز ساختار LDH فقط MOF با تغيير ريز ساختار به صورت ذره اي روي صفحات LDH رشد كرده است. كليه ي LDHs و MOFs، فازهاي مورد نظر را نشان ميدهند و در نمونههاي كامپوزيتي حضور همزمان دو فاز تشكيل شده ديده مي شود. در ادامه با بررسي رفتار الكترو ،شيميايي پتانسيل اضافي نمونه هاي بهينه LDH با نسبتهاي 1:1 و 4:1 نيكل به آهن به ترتيب برابر mV 340 و 270 و به ترتيب شيب تافل m.dec 41 و 31 بهترين فعاليت الكتروشيميايي را دارند؛ و با بيشترين مقدار ظرفيت لايه دوگانه به ترتيب برابر mF.cm2 1/58 و 1/62 بيشتر سطح فعال الكتروشيميايي را دارند؛ سپس بررسي رفتار الكترو شيمايي MOF با پتان سيل اضافي mV 330 و شيب تافل 1 m.dec 45 عملكرد الكترو كاتاليستي بهتري نسبت فوم نيكل نشان داد و در ادامه با محاسبه ظرفيت لايه دوگانه براي MOF كه برابر m.cm2 1/2 است نشان ميدهد سطح فعال الكتروشيميايي نسبت به فوم نيكل افزايش يافته است. دو نمونه NiFe- MOF/NiFe-LDH11 و NiFe-MOF/NiFe-LDH41 كمترين مقدار پتانسيل اضافي به ترتيب mV 280 و 240 و شيب تافل mV.dec 38 و 29 بهترين عملكرد الكترو كاتاليستي را دارند و با بيشترين مقدار ظرفيت لايه دوگانه به ترتيب برابر m.cm2 1/63 و 2 بيشتر سطح فعال الكتروشيميايي را دارند. واژه هاي كليدي ،گرمابي هيدروكسيدهاي دولايه ،آهن، نيكل، چهارچوب فلز-آلي.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/07/16
  • عنوان به انگليسي
    Creation of electrocatalytic composite coating of metal-organic frameworks an‎d double-layer hydroxide based on fe-ni
  • تاريخ بهره برداري
    10/6/2024 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سپيده فريدوني

  • چكيده به لاتين
    The excessive increase in the consumption of fossil fuels has moved the world towards using hydrogen fuel with high energy density an‎d zero carbon pollution. In the process of water splitting, double-layer hydroxides an‎d metal-organic frameworks can be replaced by electrocatalysts based on noble metals, which are due to the abundance of raw materials, high surface area, high porosity, abundant metal centers, an‎d adjustable structures. To reduce the weak points of this class of materials, it is possible to make NiFe-MOF/NiFe-LDH composite on nickel foam. In this research, at first, double-layer hydroxides with nickel-to-iron ratios of 1:1 an‎d 4:1 an‎d metal-organic frameworks were synthesized by thermal solvent method, both at 125 C temperature for 12 hours. With X-ray diffraction analysis, field emission scanning electron microscope, an‎d infrared spectroscopy, phase, microstructural, an‎d bond characterization an‎d electrochemical tests, excess potential, an‎d double layer capacity were investigated. NiFe-MOF an‎d NiFe-LDH microstructures have grown on nickel foam in the form of sheets an‎d flowers. The microstructure of NiFe-MOF/NiFe-LDH on nickel foam for a 1:1 ratio was the growth of MOF particles on LDH plates; While in the ratio of 4:1 without changing the microstructure of LDH, only MOF with the change of microstructure was grown on the LDH plates in the form of particles. All LDHs an‎d MOFs show the desired phases, an‎d in the composite samples, the simultaneous presence of two formed phases can be seen. Further, by examining the electrochemical behavior, the excess potential of the optimal LDH samples with 1:1 an‎d 4:1 nickel-to-iron ratios are 340 an‎d 270 mV, respectively, an‎d the Tofel slope is 41 an‎d 31 mV.dec-1, respectively, an‎d have the best electrochemical activity. ; an‎d with the highest double layer capacity equal to 1.58 mF.cm-2 an‎d 1.62 mF.cm-2, they have the most electrochemical active surface; Then, investigating the electrochemical behavior of MOF with additional potential of 330 mV an‎d a Tofel slope of 45 mV.dec-1 showed a better electrocatalytic performance than nickel foam, an‎d then by calculating the double layer capacity for MOF, which is equal to 1.2 mF.cm-2 It shows that the electrochemically active surface has increased compared to nickel foam. The two NiFe-MOF/NiFe-LDH11 an‎d NiFe- MOF/NiFe-LDH41 samples have the lowest excess potential values of 280 an‎d 240 mV an‎d 38 an‎d 29 Tafel V.dec-1 slopes, respectively, an‎d have the best electrocatalytic performance. With the highest value of the double layer capacity equal to 1.63 an‎d 2 mF.cm-2 respectively, they have the most electrochemical active surface..
  • كليدواژه هاي فارسي
    گرمابي، هيدروكسيدهاي دولايه،آهن،نيكل،چهارچوب هاي فلز آلي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Double-layer hydroxides ,Ni,Fe, Metal-organic frameworks
  • Author
    sepideh fereydouni
  • SuperVisor
    Saeid Rastegari, Hajar Ghanbari