تهیه چندسازه نانولوله‌های کربنی/ پلاتین بلک و کاربرد آن برای الکتروکاتالیست واکنش آزادسازی هیدروژن

Abstract

در این پژوهش، ابتدا چندسازه نانولوله‌های کربنی/ پلاتین بلک با روش ساده، مؤثر و ارزان تهیه شد. نمونه تهیه شده با روش‌های میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) و پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر TEM نشان داد که نانوذره‌های پلاتین به‌صورت دانه‌های تسبیح روی دیواره خارجی نانولوله‌های کربنی تثبیت شده و وجود عنصر پلاتین (Pt) در طیف EDX دلیل بر حضور Pt در چندسازه است. سپس، با ساخت الکترود خمیر کربن اصلاح شده (CPE) با این نانو چندسازه، فعالیت کاتالیستی نانو چندسازه تهیه شده در محیط اسیدی به‌وسیله روش‌های الکتروشیمی از قبیل ولتامتری روبش خطی در واکنش آزادسازی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ولتامتری روبش خطی نشان داد که الکترود CPE اصلاح شده با Pt-CNT نسبت به الکترود CPE، با چگالی جریان بالاتر و پتانسیل کم منفی‌تر در واکنش آزادسازی هیدروژن ظاهر می‌شود. اثر عامل‌های متفاوت مانند نوع و غلظت الکترولیت و نسبت پلاتین بلک به نانولوله‌های کربنی در الکتروکاتالیست واکنش آزادسازی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سولفوریک اسید M 1_/0 و نسبت 2:5 از پلاتین بلک به نانولوله‌های کربنی به‌عنوان شرایط بهینه در واکنش آزادسازی هیدروژن است. تثبیت چنین نانو چندسازه‌ای روی الکترود، موجب پتانسیل شروع فرایند آزادسازی هیدروژن حدود V2_/0- و کمترین شیب تافل V^-1 dec^-14 شد. ضریب انتقال الکترون و چگالی مبادله جریان برای Pt-CNT/CPE با استفاده از شیب نمودار تافل به ترتیب حدود 3_/1 وmA cm^-2 12_/0 برای واکنش آزادسازی هیدروژن به‌دست آمده است.