تهیه نانوالیاف کبالت اکسید به روش الکتروریسی و به کارگیری آن‌ها برای الکتروکاتالیز اکسایش اتیلن گلیکول

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقاتی نانوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

در این کار، نانوالیاف کبالت استات/پلی وینیل الکل/PVA) 2(Co(OAc) به روش الکتروریسی تهیه شدند. در ادامه، با تیمار دمایی مناسب، نانوالیاف کبالت اکسید (CoxOy NFs) به ­دست آمدند. ریخت‌شناسی سطح و قطر نانوالیاف تهیه شده به­وسیله میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه­ ها SEM نشان داد که الیاف طویل با قطر متوسط در حدود nm 50 برای CoxOyNFs به­دست آمدند. با استفاده از تجزیه وزن‌سنجی گرمایی (TGA)، دمای مناسب برای تکلیس در حدود C˚ 600 به ­دست آمد. طیف‌بینی‌ فروسرخز تبدیل فوریه (FT-IR) نشان داد که همه اجزای آلی نانوالیاف الکتروریسی‌شده پس از تکلیس، خارج شدند. برای بررسی ساختار بلوری نانوالیاف اکسید فلزی از پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. فاز بلوری CoxOyNFs، مکعبی تعیین شد. با استفاده از هم‌دماهای جذب ـ واجذب نیتروژن، مساحت سطح نانوالیاف  g/2m4/4 به ­دست آمد. رفتار الکتروشیمیایی الکترود خمیرکربن اصلاح شده با CoxOyNFs (CoxOy/CPE) به­وسیله روش‌های ولتامتری چرخه‌ای، طیف‌بینی امپدانس الکتروشیمیایی و کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت. فعالیت الکتروکاتالیستی الکترود اصلاح شده نسبت به اکسایش اتیلن گلیکول (EG) در محیط قلیایی مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه­های به دست آمده نشان داد کهCoxOyNFs/CPE قابلیت الکتروکاتالیز اکسایشEG را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Ding B., Yu J. (Eds.), “Electrospun Nanofibers for Energy and Environmental Applications”,Springer Berlin Heidelberg, pp. 69-110 (2014).
[2] Basu S., “Recent Trends In Fuel Cell Science And Technology”, Springer, New York, 3, (2007).
[3] An L., Chen R., Recent Progress in Alkaline Direct Ethylene Glycol Fuel Cells for Sustainable Energy Production, J. Power Sour., 329: 484-501(2016).
[4] Chang Y., Han G., Li M., Gao F., Graphene-Modified Carbon Fiber Mats Used to Improve the Activity and Stability of Pt Catalyst for Methanol Electrochemical Oxidation, Carbon, 49(15): 5158-5165 (2011).
[5] Qiang X., Li H., Zhang Y., Wang Z., Ba Z., Synthesis and Toughening Effect of Sic Nanowires Wrapped by Carbon Nanosheet on C/C Composites, J. Alloys Comp., 676: 245-250 (2016).
[6] Joo J., Lee D., Yoo M., Jeon S., Zno Nanorod-Coated Quartz Crystals as Self-Cleaning Thiol Sensors for Natural Gas Fuel Cells, Sens. Actu. B: Chem., 138(2): 485-490 (2009).
[7] Hsin Y.L., Hwang K.C., Yeh C.T., Poly (Vinylpyrrolidone)-Modified Graphite Carbon Nanofibers as Promising Supports for Ptru Catalysts in Direct Methanol Fuel Cells, J. Am. Chem. Soci., 129(32): 9999-10010 (2007).
[8] Huang Z.M., Zhang Y Z., Kotaki M., Ramakrishna S., A Review on Polymer Nanofibers by Electrospinning and Their Applications In Nanocomposites, Comp. Sci. Technol., 63(15): 2223-2253 (2003).
[9] Cavaliere S., Subianto S., Savych I., Jones D.J., Rozière J., Electrospinning: Designed Architectures for Energy Conversion and Storage Devices, Energy Environ. Sci., 4(12): 4761-4785 (2011).
[10] قنبرلو، حسنا؛ روشن ضمیر،سوسن؛ پرنیان، محمد جواد، مقایسه فعالیت کاتالیست های دوفلزی Fe-Co/NG و Fe-Co/MWCNT برای واکنش احیای اکسیژن در کاتد پیل­های سوختی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی، (2)36: 151 تا 162 (1396).
[11] Wang W., Chu Q., Zhang Y., Zhu W., Wang X., Liu X., Nickel Foam Supported Mesoporous Nico2o4 Arrays with Excellent Methanol Electro-Oxidation Performance, New J. Chem., 39(8): 6491-6497 (2015).
[12] Hosseini S.R., Kamali-Rousta M., Preparation of Electro-Spun Cuo Nanoparticle and Its Application For Hydrazine Hydrate Electro-Oxidation, Electrochim. Acta, 189: 45-53 (2016).
[13] Hosseini S.R., Ghasemi S., Kamali-Rousta M., Preparation of Cuo/Nio Composite Nanofibers by Electrospinning and Their Application for Electro-Catalytic Oxidation of Hydrazine, J. Power Sour., 343: 467-476 (2017).
[14] Hosseini S.R., Ghasemi S., Kamali-Rousta M., Nabavi S.R., Preparation of Nio Nanofibers by Electrospinning and Their Application for Electro-Catalytic Oxidation of Ethylene Glycol, Int. J. Hydrogen Energy, 42(2): 906-913 (2017).
[15] Shao C., Yang X., Guan H., Liu Y., Gong J., Electrospun Nanofibers of Nio/Zno Composite, Inorg. Chem. Commun., 7(5): 625-627 (2004).
[16] Barakat N.A., Khil M.S., Sheikh F.A., Kim H.Y., Synthesis and Optical Properties of Two Cobalt Oxides (Coo and Co3O4) Nanofibers Produced by Electrospinning Process, J. Phys. Chem. C, 112(32): 12225-12233 (2008).
[17] Liu Y., Ren W., Zhang L., Yao X., New Method for Making Porous Sio2 Thin Films, Thin Solid Films, 353(1-2): 124-128 (1999).
[18] Pejova B., Isahi A., Najdoski M., Grozdanov I., Fabrication and Characterization of Nanocrystalline Cobalt Oxide Thin Films, Mat. Res. Bull., 36(1-2): 161-170 (2001).
[19] Smart L.E., Moore E.A., Solid State Chemistry: An Introduction, CRC Press, 26 (2012).
[20] Kumar M., Subramania A., Balakrishnan K., Preparation of Electrospun Co3O4 Nanofibers as Electrode Material for High Performance Asymmetric Supercapacitors, Electrochim. Acta, 149: 152-158 (2014).
[21] Ferreira C.S., Passos R.R., Pocrifka L.A., Synthesis and Properties of Ternary Mixture of Nickel/Cobalt/Tin Oxides for Supercapacitors, J. Power Sour., 271: 104-107 (2014).
[22] Chou N.H., Ross P.N., Bell A.T., Tilley T.D., Comparison of Cobalt‐Based Nanoparticles as Electrocatalysts for Water Oxidation, Chem. Sus. Chem, 4(11): 1566-1569 (2011).
[23] Hallaj R., Akhtari K., Salimi A., Soltanian S., Controlling of Morphology and Electrocatalytic Properties of Cobalt Oxide Nanostructures Prepared by Potentiodynamic Deposition Method, Appl. Surf. Sci., 276: 512-520 (2013).
[24] Mendoza-Huizar L.H., Robles J., Palomar-Pardavé M., Nucleation and Growth of Cobalt onto Different Substrates: Part I. Under Potential Deposition onto a Gold Electrode, J. Electroanal. Chem., 521(1-2): 95-106 (2002).
[25] Casella I.G., Fonzo D.A.D., Anodic Electrodeposition of Cobalt Oxides from an Alkaline Bath Containing Co-Gluconate Complexes on Glassy Carbon. An Electroanalytical Investigation, Electrochim. Acta, 56 (22): 7536-7540 (2011).
[26] Duraisamy N., Numan A., Fatin S.O., Ramesh K., Ramesh S., Facile Sonochemical Synthesis of Nanostructured NiO with Different Particle Sizes and its Electrochemical Properties for Supercapacitor Application, J. Coll. Inter. Sci., 471: 136-144 (2016).
[27] Jafarian M., Mahjani M.G., Heli H., Gobal F., Khajehsharifi H., Hamedi M. H., A Study of the Electro-Catalytic Oxidation of Methanol on a Cobalt Hydroxide Modified Glassy Carbon Electrode, Electrochim. Acta, 48(23): 3423-3429 (2003).
[28] Li S.S., Hu Y.Y., Feng J.J., Lv Z.Y., Chen J.R., Wang A.J., Rapid Room-Temperature Synthesis of Pd Nanodendrites on Reduced Graphene Oxide for Catalytic Oxidation of Ethylene Glycol And Glycerol, Int. J. Hydrogen Energy, 39(8): 3730-3738 (2014).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار