الکترود گرافیت اصلاح شده با اتمهای مس برای واکنش های کاهش اکسیژن بدون استفاده از پلیمر نفیون

واکنش های کاهش اکسیژن در کاتد پیل های مختلف بعنوان واکنش های کاتدی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بطور ذاتی سینتیک واکنش های کاهش اکسیژن بسیار پایین است و استفاده از الکترودهای اصلاح شده با کاتالیزورهای مناسب اجتناب ناپذیر است. در حال حاضر از فلز پلاتین بعنوان موثرترین الکتروکاتالیست استفاده می شود اما به دلیل محدودیت های اقتصادی، جایگزینی آن در اولویت صنایع و مراکز تحقیقاتی قرار دارد. در این پروژه، سطح میله های گرافیتی با ساختارهای مسطح CuN۴ اصلاح شده و بطور مستقیم و بدون استفاده از پلیمر رسانای نفیون برای افزایش سینتیک واکنشهای کاهش اکسیژن استفاده شد. هدف از این پروژه عامل دار کردن سطوح میله گرافیتی و حذف استفاده از پلیمر رسانای نفیون در لایه نشانی الکتروکاتالیست است. از این رو با یک فرآیند دمای پایین و شرایط اسیدی ملایم سطوح میله های گرافیتی بصورت جزئی اکسید شده و سپس گروههای اکسیدی با اتمهای سولفور و مس جایگزین شده و دانسیته جریان عبوری مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار الکتروشیمیایی بستر اصلاح شده با استفاده از ولتامتری چرخه ای و خطی مورد مطالعه قرار گرفت. ساختارهای سنتز شده با استفاده از آنالیزهای FTIR، TGA ، XRD و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این مطالعات نشان داد که ابعاد مراکز کاتالیزوری سطوح میله های گرافیتی کمتر از ۱۰۰ نانومتر است. با توجه به نتایج بدست آمده از روش الکترود دیسک چرخان تعداد الکترون های مبادله شده بیش از ۳/۹ محاسبه شده است که بیانگر انجام واکنش با مکانیسم ۴ الکترونی است. با توجه به نتایج بدست آمده در مورد پایداری و فعالیت الکترود میتوان گفت که این ساختار قابلیت استفاده در پیل های مختلف را دارد تا جایگزین الکترودهای برپایه پلاتین شوند.

کلیدواژه ها:

واکنش کاهش اکسیژن ، گرافیت ، مس ، نفیون ، الکتروکاتالیست