بخشی از مقاله
چکیده:
در این تحقیق، نانوپروسکیت لانتانیم کبالتیت سنتز و با تکنیک های XRD و SEM مورد شناسایی واقع شد. با استفاده از نانوپروسکیت سنتزشده، نمک پلاتین و پلیمر چیتوسان، نانوکامپوزیت پلاتین- لانتانیم کبالتیت- چیتوسان - PtNPs-LCO-CH - سنتز و سپس با تکنیک TEM شناسایی شد. نانوکامپوزیت حاصل جهت اصلاح سطح الکترودهای کربن شیشهای به کار برده شد.
فعالیت کاتالیستی الکترود اصلاحشده - GC/PtNPs-LCO-CH - برای اکسایش ایزوپروپانول با تکنیک ولتامتری چرخهای مورد بررسی واقع گردید. نتایج نشان داد نانو کامپوزیت سنتز شده فعالیت بسیار بالایی جهت اکسایش الکل مذکور از خود نشان می دهد. همچنین، وجود نانوپروسکیت لانتانیم کبالتیت، اثر قابل ملاحظه ای در کاهش مسمومیت کاتالیست پلاتینی و در نتیجه بهبود فعالیت آن دارد. اثر عوامل تجربی نظیر غلظت الکل و محدوده پتانسیل بر دانسیته جریان آندی و پتانسیل اکسایش ایزوپروپانول نیز مورد بررسی قرار گرفت.
.1 مقدمه
با اتمام سریع ذخایر سوخت های فسیلی و نیاز روزافزون بشر به انرژی، پیلهای سوختی الکلی مستقیم به عنوان یکی از منابع تجدیدپذیرانرژی بسیار مورد توجه واقع شدهاند .[1] متانول یکی از انواع سوخت های بسیار مهم برای پیل های سوختی است. کاربرد متانول به طور قابل ملاحظه ای راحت تر از هیدروژن گازی است و خطر کمتری نسبت به هیدروژن دارد
اخیراً،. استفاده از اتانول و ایزوپروپانول به جای متانول به دلیل مسمومیت کمتر این الکل ها نسبت به متانول، مورد توجه می باشد . بهترین کاتالیست مورد استفاده در پیل های سوختی الکلی، پلاتین می باشد .[3] با این وجود، فراوانی کم و قیمت بالای فلز پلاتین و مسمومیت سطح آن با گونه های شبه کربن مونوکسید حاصل از اکسایش الکل، استفاده از پلاتین را محدود می سازد
یکی از راهکارهای جلوگیری از مسمویت سطح نانوکاتالیستهای مورد استفاده در پیلهای سوختی الکلی مستقیم، استفاده از کمپلکسهای اکسیدی چون نانوپروسکیتها و نانوکوپراتها به جای نانوذرات فلزی دیگر در کنار پلاتین میباشد
در این تحقیق، الکترواکسایش ایزوپروپانول بر روی الکترودهای کربن شیشهای اصلاحشده با نانوکامپوزیت شامل نانوذرات پلاتین، نانوپروسکیت لانتانیم کبالتیت و پلیمر چیتوسان با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخهای - CV - بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان دادند که نانوکامپوزیت تهیهشده، فعالیت قابل ملاحظه ای را برای اکسایش ایزوپروپانول دارا می باشد.
.2-1 تهیه نانوکامپوزیت
نانوپروسکیت - LCO - LaCoO3 به روش گزارششده برای نانوذرات [6] LaFeO3 سنتز و با تکنیکهای XRD وSEM مورد شناسایی واقع شد.
برای تهیه نانوکامپوزیت پلاتین- لانتانیم کبالتیت- چیتوسان از نمک هگزاکلروپلاتینیک اسید و نانوپروسکیت سنتز شده و محلول چیتوسان استفاده گردید. به منظور احیاء پلاتین - - IV از نمک سدیم تتراهیدروبورات استفاده شد.
.2-2 آماده سازی الکترود مطالعات الکتروشیمیایی با استفاده از یک سیستم سل سهالکترودی، شامل یک الکترود کربن شیشهای به عنوان الکترود کار با قطر 2/0mm، یک الکترود پلاتین به عنوان الکترود کمکی و یک الکترود کالومل اشباع به عنوان الکترود مرجع انجام شد. قبل از اصلاح الکترود با نانوکاتالیست مورد نظر، سطح الکترود کربن شیشهای توسط پودر آلومینا صیقل داده شد. برای فعالشدن سطح الکترود کربن شیشهای، از محلول سولفوریک اسید 0/5 مولار و تکنیک ولتامتری چرخهای استفاده شد. سپس، مقدار 10 میکرولیتر از سوسپانسیون حاوی نانوکامپوزیت روی سطح الکترود کربن شیشهای فعالشده قرار گرفت و اجازه داده شد تا حلال در دمای اتاق تبخیر شود.
.3-1 شناسایی نانوکامپوزیت
شکل 1، الگوی XRD نمونه سنتزشده LCO را نشان میدهد. این الگوی XRD، تشکیل فاز رومبوهدرال نانوکریستال لانتانیم کبالتیت را با سه پیک اصلی با شدت بالا در زوایای 2 معادل 32/97، 33/36 و 47/61 درجه نشان می دهد. بر اساس اطلاعات برگرفته از الگوی XRD و با استفاده از معادله دبای- شرر، اندازه متوسط کریستالهای LCO برابر 62/47 نانومتر محاسبه گردید. تصویر SEM - شکل - 2 نشان میدهد که نانوکریستالهای لانتانیم کبالتیت دارای مورفولوژی یکنواخت کروی میباشند. بهعلاوه، اندازه متوسط ذرات از روی تصویر SEM، 55 نانومتر بهدست آمد که در توافق نسبتاً خوبی با مقدار متوسط بهدست آمده از الگوی XRD است.
شکل.1 الگوی XRD نانوکریستال LCO
شکل 3، تصویر TEM نانوکامپوزیت PtNPs-LCO-CH را با مقیاس 50 نانومتر نشان میدهد. در این شکل، حضور نانوذرات با مورفولوژی کروی با دو محدوده اندازه متفاوت مشاهده می شود . ذرات کوچکتر به نانوذرات پلاتین و ذرات بزرگتر به نانوذرات LCO نسبت داده میشود. به نظر میرسد که چیتوسان باعث توزیع و پخش یکنواختتر نانوذرات اصلاح کننده PtNPs و LCO در توده نمونه شده و از تجمع ذرات جلوگیری کرده است.
شکل.2 تصویر SEM نانوکریستال LCO
