دانلود ترجمه مقاله MOF گرفته شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU (ساینس دایرکت – الزویر 2015) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

MOF گرفته شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU و کاربرد آن برای الکتروکاتالیز واکنش تکاملی هیدروژن

MOF-derived Cu/nanoporous carbon composite and its application for electro-catalysis of hydrogen evolution reaction

چکیده
1- مقدمه
2- آزمایشی
2-1- مواد
2-2- آماده سازی کامپوزیت NPC/CU
2-3- توصیف ویژگیها
2-4- آماده سازی الکترود و آزمایش عملکرد شیمیایی
3- نتایج و بحث
3-1-توصیف ویژگیهای مواد سنتز شده
3-2- ویژگیهای الکترو شیمیایی کامپوزیت NPC/CU به عنوان کاتالیزور برای HER
4- نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله چارچوب فلز-اورگانیک Cu3(BTC)2 [BTC= 1,3,5-benzenetricarboxylate] که عموما MOF-199یا HKUST-1 نامیده می شود،به عنوان یک الگوی متخلخل برای آماده سازی یک کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU مورد استفاده قرار گرفته است. MOF مشتق شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل /CU (کامپوزیت NPC/CU) ،با زغالی شدن مستقیم MOF-199 بدون مواد اضافی متشکل جسم جدید کربن، ترکیب می شود.ویژگیهای فیزیکی کاتالیزور جامد،با استفاده از تکنیکهای مختلفی مشخص می شود، که عبارتند از XRD (پراش پودری اشعه X) ، جستجوی میکروسکوپی الکترون، تجزیه گرمایی-وزنی، ارزیابیهای جذب فیزیکی نیتروژن. نتایج الکترو شیمیایی نشان داده اند که کامپوزیت NPC/CU ،الکترود کربن شیشه ای (Cu/NPC/GCE) را به عنوان الکتروکاتالیزور غیر پلاتینی تعدیل می کند که فعالیتهای کاتالیزوری مطلوب را علی رغم مقاومت بالا در برابر فرایند القایی با واکنشهای تکاملی هیدروژن نشان می دهد. این حالت می تواند به وجود فلز CU تایید شده با XRD و یا منافذ زیاد موجود در سطح (1025 m2 g-1 ) در کامپوزیت NPC/CU ، بستگی داشته باشد. ضریب انتقال الکترون و تبادل چگالی کنونی برای Cu/NPC/GCE با برنامه تافل در حدود 0.34 و 1.2 * 10-3 mAcm-2 به ترتیب محاسبه گردید.

4- نتیجه گیری

یک چارچوب فلز-اورگانیک جدید مشتق شده از کامپوزیت CU/NPC ، با موفقیت از طریق زغالی شدن مستقیم MOF-199 به عنوان یک الگو در دمای 900 درجه و در محیط نیتروژن بدون اضافه کردن سطح کربن، سنتز شد. کامپوزیت CU/NPC بدست آمده شکل گل مانندی را با اندازه ذرات در حدود 20 nm از خود نشان داد. مواد بدست آمده شامل فلز cu، cuo، , cu2o بر اساس نتایج XRD بودند. این مواد دارای سطح خوب و ساختار مناسبی بودند. ارزیابیهای الکترو شیمیایی CU/NPC/GCE ، پیشرفت در کاتالیز HER را در پتانسیل مثبت و چگالی بیشتری نسبت به GCE، به تنهایی نشان می دادند که این پیشرفت به وجود CU, CUO, و CU2Oدر ساختار کامپوزیت CU/NPC ،سطح خوب، و ویژگیهای جذب هیدروژن در کامپوزیت CU/NPC مربوط می شود. پیشتهاد شده کهMOF-199 احتمالا به NPC تبدیل می شود که فلز مس رسوب یافته است و ارزانتر از کاتالیزورهای پلاتینی می باشد.

Abstract

In this work, metal-organic framework Cu3(BTC)2 [BTC = 1,3,5-benzenetricarboxylate] (commonly known as MOF-199 or HKUST-1), is used as porous template for preparation of a Cu/nanoporous carbon composite. The MOF-derived Cu/nanoporous carbon composite (Cu/NPC composite) is synthesized by direct carbonization of the MOF-199 without any carbon precursor additive. The physical characterization of the solid catalyst is achieved by using a variety of different techniques, including XRD (X-ray powder diffraction), scanning electron microscopy, thermo-gravimetric analysis, and nitrogen physisorption measurements. The electrochemical results have shown that the Cu/NPC composite modified glassy carbon electrode (Cu/NPC/GCE) as a non-platinum electrocatalyst exhibited favorable catalytic activity for hydrogen evolution reaction, in spite of high resistance to faradic process. This behavior can be attributed to existence of Cu metal confirmed by XRD and/or high effective pore surface area (1025 m2 g−1) in the Cu/NPC composite. The electron transfer coefficient and exchange current density for the Cu/NPC/GCE is calculated by Tafel plot at about 0.34 and 1.2 × 10−3 mAcm−2, respectively.

4- Conclusion

A novel metal organic framework-derived Cu/NPC composite was successfully synthesized via direct carbonization of the MOF199 as template at 900 C under N2 atmosphere without addition of carbon source. The obtained Cu/NPC composite was exhibited cauliflower-like morphology with particle size about 20 nm. It consisted of Cu metal, CuO, Cu2O according to XRD result. This material was showed a good surface area and micro-meso structure. Electrochemical measurements of the Cu/NPC/GCE indicate improvement of HER catalysis in the more positive onset potential and higher current density rather than bare GCE. This enhancement is attributed to both of existent of Cu, CuO, and Cu2O in the Cu/NPC composite structure, good surface area, and expected hydrogen adsorption properties of the Cu/NPC composite. It is suggested that the MOF-199 was probably converted to a NPC which was deposited copper metal that it is cheaper than the platinum catalysts.4. Conclusion A novel metal organic framework-derived Cu/NPC composite was successfully synthesized via direct carbonization of the MOF199 as template at 900 C under N2 atmosphere without addition of carbon source. The obtained Cu/NPC composite was exhibited cauliflower-like morphology with particle size about 20 nm. It consisted of Cu metal, CuO, Cu2O according to XRD result. This material was showed a good surface area and micro-meso structure. Electrochemical measurements of the Cu/NPC/GCE indicate improvement of HER catalysis in the more positive onset potential and higher current density rather than bare GCE. This enhancement is attributed to both of existent of Cu, CuO, and Cu2O in the Cu/NPC composite structure, good surface area, and expected hydrogen adsorption properties of the Cu/NPC composite. It is suggested that the MOF-199 was probably converted to a NPC which was deposited copper metal that it is cheaper than the platinum catalysts.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

MOF گرفته شده از کامپوزیت کربن نانو متخلخل/CU و کاربرد آن برای الکتروکاتالیز واکنش تکاملی هیدروژن

MOF-derived Cu/nanoporous carbon composite and its application for electro-catalysis of hydrogen evolution reaction