تولید نانوذرات کربنی متخلخل از پیش ماده‌های نانوهیبرید بنزوئات لایه‌ای روی و بررسی کاربرد آن به عنوان کاتالیست کاتد پیل سوختی پلیمری

نانومواد

مقاله 3، دوره 7، شماره 21، خرداد 1394، صفحه 23-33   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرضیه آزاد فلاح¹؛ محمد یگانه قطبی^{* 1}؛ سید صابر میرحسینی²

¹دانشگاه ملایر، گروه مهندسی مواد، ملایر، ایران

²دانشگاه صنعتی مالک ‌اشتر، گروه مهندسی مواد، اصفهان، ایران

چکیده

هیدروکسیدهای فلزی فاز آلفا –LH)α( مواد لایه­ای هستند که ساختاری شبیه به هیدروکسیدهای لایه­ای معروف­تر LDH دارند. –LHα و نانوهیبریدهای آن­ها پیش ماده­های مناسبی برای ساخت نانوساختارهای اکسیدی فلزی دوپ شده و دوپ نشده، فلزات و آلیاژهای فلزی، همچنین برای مواد کربنی و کامپوزیت­های کربن و اکسید فلزات هستند. در این مقاله به روش سنتز هم­رسوبی، نانوهیبرید آلی- معدنی هیدروکسیدی لایه­ای فاز آلفا با استفاده از نیترات هیدروکسید روی(Zn₅(OH)₈(NO₃)₂)  تولید گردید و فلزات واسطه­ای همچون Ni، Co و Fe درون ساختار آن دوپ شد و منبع کربنی نیتروبنزوئیک اسید به علت دارا بودن نیتروژن درون ساختار خود بین لایه­های آن افزوده شد، سپس نانوهیبرید حاصله در دمای 600 و °C 700 تحت اتمسفر خنثی نیتروژن، عملیات حرارتی شده و منجر به تولید مواد کربنی به همراه اکسیدهای فلزی گردید. در انتها برای از بین بردن اکسیدهای فلزی حاصل، محصول اسیدشویی شد. کاربرد ماده کربنی حاصل به عنوان الکتروکاتالیست در کاتد پیل سوختی پلیمری بررسی شد. در همه الکترودها به علت وجود کربن متخلخل و همچنین نیتروژن موجود در ساختار کربن، انتقال الکترون بهتر و واکنش احیای اکسیژن سریع­تر انجام شد. پتانسیل‌های مدار باز بدست آمده از آنالیز LSV مقادیری در محدوده V 1-85/0 برای همه کاتالیست­های فلزی غیر گرانبها نشان داد. این مقادیر به مقدار تئوری احیای پتانسیل استاندارد اکسیژن (V 2/1) بسیار نزدیک بوده است. دانسیته جریان تبادلی برای اکثر الکترودها مضربی از ^5-10 یا ^6-10 و یا ^7-10 و همچنین شیب تافلی بدست آمده برای تمامی الکترودها در محدوده 70 تا mV/dec 100 بوده که بسیار نزدیک به پلاتین می­باشد.

کلیدواژه‌ها

مزوپور کربنی؛ نانوکامپوزیت؛ جذب سطحی؛ Janus Green B؛ Ag/CMK-3

مراجع