تهيه نانوكامپوزيت هيدروكسيد دو لايه اي CoNi / زغال زيستي و بررسي عملكرد آن در فرآيند شكافت آب

Preparation of Double layered hydroxide CoNi/biochar nanocomposite and its performance in water splitting process

در اين پژوهش نانو ورقه هاي LDH نظير CoNi با بهينه سازي شرايط سنتز تهيه و به عنوان يك الكتروكاتاليست در فرآيند واكنش تكامل اكسيژن (OER) و واكنش تكامل هيدروژن (HER) از تقسيم آب استفاده مي شود . براي اصلاح نانو ورقه­هاي LDH از تركيبات نانوساختار مختلفي ازجمله نانومواد كربني نظير بيوچار دوپه شده با كبالت سولفيد استفاده شده است. ويژگي هاي ساختاري، ريخت شناسي و مساحت سطح نانوكامپوزيت­هاي تهيه شده به وسيله‌ي فنون پراش پرتوX ، ولتامتري خطي، ميكروسكوپي الكترون روبشي و اسپكترومتري مادون قرمز تبديل فوريه بررسي شد. در ادامه، با استفاده ازگلسي كربن، الكترودهاي اصلاح شده از نانوكاتاليست­ تهيه شد و عملكرد نانوكامپوزيت در فرآيند رهاسازي اكسيژن از شكافت آب بررسي گرديد. براساس نتايج آزمايش هاي فيزيكي، علاوه بر يكنواخت بودن ولايه نشاني صحيح ساختار الكتروكاتاليست هاي سنتز شده، اندازه ذرات نيز به محدوده نانومتر رسيد. مقايسه نتايج نشان مي دهد كه هيبريدGCE-Bio-NiCoLDH-CoS فعاليت الكتروكاتاليزوري بالايي از خود نشان مي دهد و پتانسيل آغاز آن در فرايند تكامل اكسيژن0/52 V vs Ag/ AgCl و در فرايند تكامل هيدروژن -0/3 V vs Ag/ AgCl محاسبه گرديد و شيب تافل برابر با 75 mV/dec در فرايند OER و 46 mV/dec در فرايند HER دارد. ميزان پايداري اين الكتروكاتاليست در محيط قليايي نيز با توجه به نتايج مطلوب بود.

In this research, LDH nanosheets such as CoNi were prepared by optimizing the synthesis conditions and used as an electrocatalyst in the process Oxygen Evolution Reaction and Hydrogen Evolution Reaction from water splitting. To modify LDH nanosheets, various nanostructured compounds have been used, including carbon nanomaterials such as biochar doped with cobalt sulfide. Structural characteristics, morphology and surface area of ​prepared nanocomposites were investigated by X-ray diffraction, Linear sweep voltammetry, scanning electron microscopy and Fourier Transform Infrared Spectrometer. In the following, modified electrodes of nanocatalyst were prepared by using glassy carbon and the performance of nanocomposite was investigated in the process of oxygen release from water splitting. Based on the results of physical tests, in addition to the uniformity of the correct structure of the synthesized electrocatalysts, the particle size also reached the range of nanometers The comparison of the results shows that the GCE-Bio-NiCoLDH-CoS hybrid shows high electrocatalytic activity and its initiation potential in the oxygen release process is 0/52 V vs Ag/AgCl and in the hydrogen release process -0/3 V vs Ag/AgCl It was calculated and the TOEFL slope is equal to 75 mV/dec in the OER process and 46 mV/dec in the HER process.The stability of this electrocatalyst in alkaline environment was also favorable according to the results.