مشخصات پژوهش

عنوان	سنتز و بررسی خواص الکتروکاتالیستی نانوساختارهای سریم اکسید/کبالت اکسید بارگذاری شده روی گرافن اکسید کاهش یافته در واکنش اکسیداسیون آب
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	نانوساختارهای اکسیدهای فلزی، الکتروکاتالیست، اکسایش آب، گرافن اکسید
چکیده	با افزایش جمعیت جهانی، تولید، ذخیره و انتقال انرژی از مهم ترین مسائل رو به رشد در جامعه بشری محسوب می شود. امروزه توسعه منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر به دلیل افزایش مصرف انرژی و رو به پایان بودن سوخت های فسیلی و همچنین مشکلات زیست محیطی و سلامتی ایجاد شده توسط این قبیل سوخت ها بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بین تقسیم الکتروشیمیایی آب یکی از جذاب ترین روش های تولید انرژی و کاهش آلودگی در آینده است. به طورکلی تقسیم الکتروشیمیایی آب متشکل از دو نیم واکنش اکسایش و کاهش با عنوان نیم واکنش های تولید هیدروژن و تولید اکسیژن(HER و OER) می باشد. در تقسیم الکتروشیمیایی آب، نیم واکنش HER شامل ترکیب مجدد پروتون و الکترون بر سطح کاتد و OER نیز شامل تقسیم آب به گاز اکسیژن و پروتون و الکترون در سطح آند می باشد. شکل زیر نیم واکنش های تقسیم الکتروشیمیایی آب را در pH های مختلف نشان می دهد. همانطور که مشخص است این واکنش یک فرآیند انتقال چند الکترونی بر روی سطح حد واسط هاست. در pH خنثی، پتانسیل مورد نیاز برای انجام واکنش اکسایش آب، V 1/23 نسبت به الکترود استاندارد هیدروژن می باشد، در حالی که در عمل به بیش از V 1/8 نیاز است تا بتوان بر سد انرژی فعال سازی غلبه کرد. این امر به دلیل سنتیک کند نیم واکنشOER و مکانیسم پیچیده انتقال الکترون ها و یون ها می باشد. نیم واکنش OER به صورت چند مرحله ای است که در هر مرحله یک الکترون انتقال پیدا می کند، همین امر سبب شده تا انرژی مورد نیاز برای انجام واکنش کلی بسیار زیاد و به دنبال آن سنتیک واکنش کند گردد و نیاز به پتانسیل مازاد بالایی برای ادامه واکنش داشته باشد. به همین علت توسعه الکتروکاتالیست های کارآمد، با دوام بالا و مقرون به صرفه برای کاهش پتانسیل مازاد و افزایش سنتیک OER آشکار می گردد. درحال حاضر الکتروکاتالیست های مبتنی بر ترکیبات روتنیوم (Ru) و ایریدیوم (Ir) دارای فعالیت بسیار بالایی در OER هستند با این حال ناپایداری بالای ترکیبات اکسید روتنیوم و کمبود این عناصر در پوسته ی زمین کاربرد این دسته از مواد را در صنعت محدود می کند. بنابراین الکتروکاتالیست های متنوعی برپایه کمپلکس های فلزی، اکسیدهای فلزی، چارچوب های آلی- فلزی (MOF)، هیدروکسید لایه ای دوتایی (LDH) برای اکسایش آب معرفی شده اند.
پژوهشگران	فرناز ابراهیمی (دانشجو)، زهره شقاقی سراسکانرود (استاد راهنما)