بررسی پارامترهای موثر در ساخت ساختارهای اکسید مس برای استفاده در فرآیندهای فوتوالکتروشیمیایی تجزیه آب

نانومواد

مقاله 1، دوره 12، شماره 42، تیر 1399، صفحه 61-67   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سولماز جمالی¹؛ احمد مشاعی^{* 2}

¹بخش فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

²پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، تهران

چکیده

در این تحقیق پارامترهای تاثیرگذار در ساخت نانوساختارهای نیمرسانای اکسید مس به روش رسوب الکتریکی جهت کاربرد در تجزیه فتوالکتروشیمیایی آب مورد مطالعه قرار گرفته است. این پارامترها شامل اثر pH الکترولیت، پتانسیل اعمال شده، مدت زمان سنتز نمونه و دمای الکترولیت می‌باشند. اکسید مس به دلیل دارا بودن بالاترین بازده نظری برای تجزیه فتوالکتروشیمیایی آب، بسیار مورد توجه می‌باشد. از آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی، طیف جذب UV-Vis و آزمون EDX برای بررسی ویژگی‌های ساختاری اکسید مس ساخته شده، استفاده شده است. در هر مرحله، فعالیت فوتوالکتروشیمیایی نمونه‌های ساخته شده از طریق آزمون جریان- ولتاژ تجزیه آب مورد مطالعه قرار گرفته است. بر این اساس، بهترین کارکرد تجزیه آب، از نمونه‌های اکسید مس ساخته شده در pH الکترولیت 13، در دمای ^oC 60 و با اعمال پتانسیل V 6/0- به مدت 30 دقیقه حاصل گردید.

کلیدواژه‌ها

نانوساختارهای Cu2O؛ تجزیه فوتوالکتروشیمیایی آب؛ جریان فوتونی؛ شرایط بهینه ساخت

مراجع

• Cakıroglu1, M. Ozacar, Electrochem. Soc., 166, 2019, 728.
• Eranna, B.C. Joshi, D.P. Runthala, R.P. Gupta, Comprehensive Review, 29, 2004, 111.
• Moskovits, A. Kolmakov, Annual Review of Materials Research, 34, 2004, 151.
• D. Yuhas, P. Yang, Journal of the American Chemical Society, 131, 2009, 3756.
• K Pagare, A.P. Torane, J Mater. Sci: Mater. Electron, 29, 2018, 8473.
• You, Y. Dai, Z. Zhang, D. Ma, Journal of Applied Physics, 101, 2007, 026105.
• Wang, Z. Lou, W. Niu, Z. Ye, L. Zhu, Nanotechnology, 29, 2018, 14
• Ying, H. Juan, N. Xiaohui, S. Jinzhan, S. Jinwen, C. Wei, X. Wei, International Journal of Energy Research, 40, 2016, 112.
• Hara, T. Kondo, M. Komoda, S. Ikeda, K. Shinohara, A. Tanaka, J.N. Kondo, K. Domen, Chemical Communications, 3, 1998, 357.
• Mittiga, E. Salza, F. Sarto, M. Tucci, R. Vasanthi, Applied Physics Letters, 88, 2006, 163502.
• Paracchino, N. Mathews, T. Hisatomi, M. Stefik, S.D. Tilley, M. Gratze, Energy & Environmental Science, 5, 2012, 8673.
• Kondo, Chemical Communications, 3, 1998, 357.
• Zhang, P. Wang, Journal of Materials Chemistry, 22, 2012, 2456.
• Paracchino, V. Laporte, K. Sivula, M. Gratzel, E. Thimsen, Nat. Mater., 10, 2011, 456.
• Li, T. Hisatomi, O. Watanabe, M. Nakabayashi, N. Shibata, K. Domen, J. Delaunay, Energy & Environmental Science, 8, 2015, 1493.
• Koffyberg, F. Benko, Journal of Applied Physics, 53, 1982, 1173.
• Hsu, C. Yu, H. Lin, Y. Chen, Y. Lin, Journal of Electroanalytical Chemistry, 704, 2013, 19.
• Chiang, Y. Shin, K. Aroh, S. Ehrman, International Journal of Hydrogen energy, 37, 2012, 8232.
• Chiang, K. Aroh, N. Franson, V. R. Satsangi, S. Dass, S. Ehrman, International Journal of Hydrogen Energy, 36, 2011, 15519.
• Chhetri, C.N.R. Rao, Physical Chemistry Chemical Physics, 22, 2018
• Lim, C.S. Chua, C.J. J. Lee, D. Chi, Physical Chemistry Chemical Physics, 16, 2014, 25928.
• S. Sagu, T.N. Peiris, K.U. Wijayantha, Electrochemistry Communications, 42, 2014, 68.
• Guo, P. Diao, D. Xu, S. Huang, Y. Yang, T. Jin, Q. Wu, M. Xiang, M. Zhang, International Journal of Hydrogen Energy, 39, 2014, 7686.
• De Jongh, D. Vanmaekelbergh, J.J. Kelly, Journal of the Electrochemical Society, 147, 2000, 486.
• D. Khiavi, R. Katal, S.K. Eshkalak, S. Masudy-Panah, S. Ramakrishna, H. Jiangyong, Nanomaterials, 9, 2019, 1011.
• Siripala, A. Ivanovskaya, T.F. Jaramillo, E.W. McFarland, Solar Energy Materials and Solar Cells, 77, 2003, 229.
• Hu, J. Nian, H. Teng, Solar Energy Materials and Solar Cells, 92, 2008, 1071.
• Nian, C. Hu, H. Teng, International Journal of Hydrogen Energy, 33, 2008, 2897.
• Barreca, P. Fornasiero, A. Gasparotto, V. Gombac, C. Maccato, T. Montini, E. Tondello, Chem Sus Chem, 2, 2009, 230.
• Hilaire, M.J. Suess, N. Kranzlin, K. Bienkowski, M. Niederberger, Journal of Materials Chemistry A, 48, 2014, 20530.
• W. Bohannan, L. Huang, F.S. Miller, M.G. Shumsky, J.A. Switzer, Langmuir, 15, 1999, 813.
• E. de Jongh, D. Vanmaekelbergh, J.J. Kelly, Journal of the Electrochemical Society, 147, 2000, 486.
• A. Switzer, B.M. Maune, E.R. Raub, E.W. Bohannan, The Journal of Physical Chemistry B, 103, 1999, 395.
• Kim, S. Yoon, H. Jung, K.J. Lee, D.C. Lim, I.S. Kim, B. Yoo, J.H. Lim, Japanese Journal of Applied Physics, 53, 2014, 80.
• L. Sculfort, D. Guyomard, M. Herlem, Electrochimica Acta, 29, 1984, 459.
• Lin, G. Yuan, S. Sheehan, S. Zhou, D. Wang, Energy and Environmental Science, 4, 2011, 4862.
• Hara, T. Kondo, M. Komoda, S. Ikeda, K. Shinohara, A. Tanaka, J.N. Kondo, K. Domen, Chemical Communications, 3, 1998, 357.
• Gou, C.J. Murphy, Nano Letters, 3, 2003, 231.
• Wang, G. Wang, X. Wang, Y. Zhan, Y. Liu, C. Zheng, Advanced Materials, 14, 2002, 67.
• Ho-Kimura, Acs sus Che and engineering, 3, 2015, 710.
• Jiang, Nanoscale Research Letters, 9, 2014, 219.
• Taneja, R. Chandra, R. Banerjee, P. Ayyub, Scripta Materialia, 44, 2001, 1915.
• Figueiredo, E. Elangovan, G. Goncalves, P. Barquinha, L. Pereira, N. Franco, E. Alves, R. Martins, E. Fortunato, Applied Surface Science, 254, 2008, 3949.
• S. Hong, Y. Cao, J.F. Deng, Materials Letters, 52, 2002, 34.
• Balamurugan, B.R. Mehta, S.M. Shivaprasad, Applied Physics Letters, 79, 2001, 3176.
• Q.B. Ma, Solar Energy Materials and Solar Cells, 141, 2015, 178.