بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش برای سنتز نانو ذرات CuFeO2 بر روی زیر لایه شیشه رسانا از روش الکتروشیمیایی استفاده شده است. ابتدا برای به دست آوردن پتانسیل مناسب برای نشست همزمان یونهای مس و آهن در محلول DMSO و در حضور اکسیژن مولکولی عملیات ولتامتری جاروب خطی - LSV - انجام شد. سپس با انتخاب پتانسیل مناسب، فوتوالکترود CuFeO2 ساخته و خواص ریخت شناسی و نوری آن بررسی شد.
مقدمه
لایههای نازک CuFeO2 به دلیل داشتن یک گاف انرژی که در محدوده نور مرئی است، کاربرد بسیار زیادی دارند از مهمترین آنها میتوان به شکافت آب برای تولید هیدروژن [1] و کاهش کربن دیاکسید و تبدیل آن به سوخت 3]،[2 اشاره کرد. روشهای مختلفی برای ساخت فوتو الکترودهای CuFeO2 وجود دارد ازجمله: روش الکتروشیمیایی [1]، روش هیدروترمال [2]، روش سل ژل [4]، لیزر پالسی [5]، کند و پاش فرکانس رادیویی [6] و... . از میان این روشها روش الکتروشیمیایی یک روش الکتریکی ساده و ارزان برای تولید این فوتوالکترودها است.
در این پژوهش لایهنازک CuFeO2 بر روی زیرلایه شیشه اکسید قلع آلاییده شده با فلورین - FTO - در یک محلول غیرآبی شامل یون مس و یون آهن و پتاسیم پرکلرات و حلال دی متیل سولفوکسید - DMSO - در حضور اکسیژن به روش الکتروشیمیایی تهیه شد. تعیین پتانسیل مناسب جهت الکترونشست CuFeO2 برای یافتن بازه پتانسیل مناسب برای نشست همزمان یونهای مس و آهن در حضور اکسیژن مولکولی و تشکیل لایه نازک CuFeO2 فرآیند ولتامتری جاروب خطی در الکترولیتهای مختلف انجام شد. فرآیند ولتامتری توسط دستگاه پتانسیو استات OrigaLys در یک سل 3 الکترودی شامل الکترود مرجع نقره/ نقره کلرید - پتاسیم کلرید اشباع - ، الکترود کمکی پلاتین و الکترود کار که همان شیشه FTO است، انجام شد.
در تمامی الکترولیتها 20 دقیقه قبل از عملیات و در حین عملیات ولتامتری جاروب خطی اکسیژن دهی به داخل محلول برای مهیا کردن اکسیژن مولکولی انجام گرفت.
عملیات در دو دمای مختلف 70oc و دمای اتاق - 25oc - انجام شد. انجام واکنشها در دمای 70oc بدین دلیل این است که با افزایش دما، پخش یونها در سطح الکترود بیشتر شده و لایه نشانی با سرعت بیشتری انجام می پذیرد. ولتامتری در حال تعادل از پتانسیل 200 میلی ولت - نسبت به نقره/نقره کلرید - شروع و تا -1450 میلی ولت با سرعت جاروب خطی 50 میلی ولت بر ثانیه ادامه پیدا کرد. شکل 1 ولتامتری جاروب خطی را در دو دمای مختلف نشان میدهد.
تهیه لایه نازک CuFeO2
تهیه لایه نازک CuFeO2 در محلول غیرآبی به عنوان الکترولیت که شامل 0/1 مولار نمک پر کلرات پتاسیم و 2 میلی مولار نمک مس - II - نیترات و 2 میلی مولار نمک آهن - III - نیترات در حلال DMSO است، انجام میشود. غلظت مواد تشکیلدهنده ثابت بوده و 20 دقیقه قبل و در حین فرآیند الکترونشست عملیات اکسیژن دهی صورت گرفته است. دما در طول انجام لایه نشانی 70oc و ثابت بود. با اعمال پتانسیل -0/7 ولت - نسبت به الکترود مرجع نقره/نقره کلرید - به مدت هزار ثانیه لایه نشانی انجام شد. لایه نازک و قهوهایرنگ CuFeO2 بر روی FTO تشکیل شد که برای بهبود خاصیت بلوری به مدت 30 دقیقه در دمای 650oc پخت داده شد.
