تهيه نانوكامپوزيت كبالت - مس سولفيد مشتق شده از چارچوب فلزي-آلي براي واكنش رهايش اكسيژن در باتري روي

Preparation of cobalt-copper sulfide nanocomposite derived from metal-organic framework for oxygen evolution reaction in zinc battery

در سال­هاي اخير، با افزايش جمعيت و كمبود منابع، تمركز بر توسعه منابع انرژي پاك و تجديد پذير امري بسيار جدي است. در اين ميان نانوتكنولوژي مرز­هاي جديدي را در علوم و مهندسي مواد در چند دهه گذشته گشوده است. از اين رو دستگاه­هاي تبديل و ذخيره انرژي الكترو شيميايي مانند سلول­هاي خورشيدي، باتري­هاي فلز- هوا ( روي - هوا و ليتيوم – هوا )، پيل­هاي سوختي و غيره به دليل دوستي با محيط زيست مورد بررسي قرار گرفته­اند. در اين ميان واكنش تكامل اكسيژن(OER) يك واكنش بسيار مهم در باتري روي – هوا مي­باشد. كاتاليزور­هاي مرسوم در اين واكنش فلزات نجيب هستند. اين مواد گران بوده و پايداري كمي دارند، در نتيجه دانشمندان به دنبال جايگزيني اميدوار كننده براي اين دسته از فلزات هستند. در اين راستا ما يك الكترود اصلاح شده مبتني بر نانوكامپوزيت كبالت – مس سولفيد مشتق شده از چارچوب فلزي – آلي براي واكنش OER تهيه كرديم. خصوصيات مورفولوژيكي، ساختاري و الكتروشيميايي را با استفاده از روش­هايي نظير: ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)، پراش پرتو ايكس(XRD)، ولتامتري روبشي خطي(LSV)، امپدانس الكتروشيميايي(EIS) و غيره مورد بررسي قرار داديم. نتايج حاصل نشان داد كه الكترود اصلاح شده با نانو كامپوزيتCoCu2S4 پايداري خوب، پتانسيل مازاد پايين، تكرار پذيري قابل قبول و فعاليت كاتاليزوري بسيار خوبي را در واكنش OER نشان مي­دهد.

In recent years, with the increase in population and lack of resources, focusing on the development of clean and renewable energy sources is a very serious matter. Meanwhile, nanotechnology has opened new frontiers in materials science and engineering in the past few decades. Therefore, electrochemical energy conversion and storage devices such as solar cells, metal-air batteries (zinc-air and lithium-air), fuel cells, etc. have been investigated due to their environmental friendliness. Meanwhile, oxygen evolution reaction (OER) is a very important reaction in zinc-air battery. The common catalysts in this reaction are noble metals, which are expensive and have little stability, so scientists are looking for a promising alternative to this category of metals. In this regard, we prepared a modified electrode based on cobalt-copper-sulfide nanocomposite derived from metal-organic framework for OER reaction. We investigated the morphological, structural and electrochemical characteristics using methods such as: scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), linear sweep voltammetry (LSV), electrochemical impedance (EIS), etc. The results showed that the modified electrode with CoCu2S4 nanocomposite has good stability, low overpotential, acceptable reproducibility and excellent catalytic activity in OER reaction.