23552

CHE2 885

كارشناسي ارشد

شيمي-شيمي تجزيه

شيمي

مهرماه 1402

66 ص.

رضا كريمي شروداني

الكتروكاتاليست , واكنش توليد هيدروژن , مسموم‌كننده‌هاي كاتاليزوري , طيف سنجي مقاومت‌ظاهري الكتروشيميايي , آب‌هاي طبيعي , آب‌خليج‌فارس

توليد هيدروژن به عنوان سوخت با چند مسئله روبرو است. مسئله اول: توسعه يك روش الكتروشيميائي مقرون به‌صرفه براي توليد صنعتي و تجاري هيدروژن. مسئله دوم: نگهداري و حمل هيدروژن. مسئله سوم: ناپايداري عملكرد كاتاليزورها و كم شدن سرعت توليد هيدروژن با زمان. مسئله اخير به‌نوبه خود مي‌تواند (1) ناشي از ناپايداري فيزيكي-شيميائي و تغيير ساختار كاتاليزور و يا (2) آلودگي و مسموميت كاتاليزور با مقادير ناچيز از آلوده‌كننده‌هاي موجود در محلول الكتروليت باشد. در اين پايان‌نامه اثر مسموم كنندگي يون‌هاي سولفيد (S2)، سيانيد (CN) و آرسنيت (As(III)) روي سرعت توليد هيدروژن در سطح كاتاليست‌هاي فلز-آلي با پايه نيكل، تثبيت شده در سطح الكترود كربن شيشه‌اي، GC Ni MOF، و اصلاح شده با اكسيدروي، GC Ni MOF ZnO، مورد بررسي عملي قرار گرفت. نتايج بدست آمده به كمك آزمون‌هاي الكتروشيميايي شامل ولتامتري روبش خطي (LSV)، طيف سنجي مقاومت ظاهري الكتروشيميايي (EIS) و روش‌هاي تجزيه سطح شامل ثبت تصاوير با دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FE-SEM)، نقشه توزيع عناصر (Elemental Mapping)، طيف سنجي پخش انرژي و پراش پرتو ايكس (ED-XRD) ،طيف سنجي فوتوالكترون پرتو ايكس(XPS) و طيف سنجي بازتاب كلي تابش مادون قرمز تضعيف شده بر مبناي تغيير فرم فوريه‌ (ATR FTIR)، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج مطالعات سينتيكي بدست آمده در سطح الكترودهاي GC Ni MOF و GC Ni MOF ZnO، براي واكنش HER در حضور گونه‌هاي مطالعه شده، نشان ميدهد كه مسموم‌كننده‌ها به اين ترتيب As(III)>CN>S2 فعاليت HER را كم مي‌كنند.

Electrocatalyst , Hydrogen evolution reaction , Catalytic poisons , Electrochemical impedance spectroscopy , , Natural waters , Persian Gulf water

Investigation of Poisoning the Electrocatalytic Activity of Ni MOF/ZnO for HER in Alkaline Solutions Studied by Steady State Potential Polarization Curves and Electrochemical Impedance Spectroscopy

شيمي تجزيه

The production of hydrogen as a fuel faces several problems including (1) development of a cost-effective electrochemical method for industrial and commercial production of hydrogen, (2) storing and transporting hydrogen, and (3) instability of the catalysts and the decrease in the rate of hydrogen production with time. The latter problem, in turn, can be caused by (a) physico chemical instability and change in the structure of the catalyst, or (b) contamination and poisoning of the catalyst with small amounts of contaminants in the electrolyte solution. In this thesis, the poisoning effects of sulfide (S2), cyanide (CN) and arsenite (As(III)) ions on the rate of hydrogen production at the surface of nickel base metal organic catalysts, improved with zinc oxide and stabilized on the surface of glassy carbon electrode, GC Ni MOF ZnO, have been practically investigated. The data, obtained with the help of electrochemical tests including linear scanning voltammetry (LSV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and surface analysis methods including recording images with a field emission scanning electron microscope (FE SEM), elemental mapping, energy dispersive and X-ray diffraction (ED XRD) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and attenuated total reflection spectroscopy based on Fourier transform infrared (ATR FTIR) have been analyzed. The results of kinetic studies obtained on the surface of GC Ni MOF and GC Ni MOF ZnO electrodes, for the HER reaction in the presence of the studied species, show that the poisons reduce the HER activity in the order of As(III)>CN>S2. This behavior explained properly by the results obtained using surface analysis data.

3