دانلود رایگان ترجمه مقاله تسریع واکنش احیای اکسیژن (اسپرینگر ۲۰۱۱)

 

 

این مقاله انگلیسی در نشریه اسپرینگر در ۷ صفحه در سال ۲۰۱۱ منتشر شده و ترجمه آن ۱۷ صفحه بوده و آماده دانلود رایگان می باشد.

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی (pdf) و ترجمه فارسی (pdf + word)
عنوان فارسی مقاله:

استفاده از کامپوزیت های کربن – نیتروژن /گرافن به عنوان یک ماده الکتروکاتالیست عاری از فلز به منظور تسریع واکنش احیای اکسیژن

عنوان انگلیسی مقاله:

Carbon-nitrogen/graphene composite as metal-free electrocatalyst for the oxygen reduction reaction

دانلود رایگان مقاله انگلیسی: مقاله انگلیسی
دانلود رایگان ترجمه با فرمت pdf: ترجمه pdf
دانلود رایگان ترجمه با فرمت ورد: ترجمه ورد

 

مشخصات مقاله انگلیسی و ترجمه فارسی
فرمت مقاله انگلیسی pdf
سال انتشار ۲۰۱۱
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۷ صفحه با فرمت pdf
نوع نگارش مقاله پژوهشی (Research article)
رشته های مرتبط با این مقاله مهندسی مواد – شیمی – مهندسی پلیمر
گرایش های مرتبط با این مقاله مهندسی مواد مرکب یا کامپوزیت – شیمی تجزیه – شیمی کاتالیست – شیمی آلی – پلیمریزاسیون
چاپ شده در مجله (ژورنال) بولتن علوم
کلمات کلیدی گرافن – اکسید گرافن – نیترید کربن – الکتروکاتالیست بدون فلز – واکنش کاهش اکسیژن
کلمات کلیدی انگلیسی graphene – graphene oxide – carbon nitride – metal-free electrocatalyst – oxygen reduction reaction
ارائه شده از دانشگاه آزمایشگاه کلیدی جیانگ سو
شناسه دیجیتال – doi https://doi.org/10.1007/s11434-011-4730-6
رفرنس دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله
نشریه اسپرینگر – Springer
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۱۷ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
فرمت ترجمه مقاله pdf و ورد تایپ شده با قابلیت ویرایش
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود رایگان
کیفیت ترجمه

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

کد محصول

F1925

 

بخشی از ترجمه
نتایج و بحث
قبل از استفاده از r G O به عنوان یک زیرلایه به منظور تجمع PPy ، یک کامپوزیت PPy/GO با نسبت وزنی ۱ به ۱ آماده سازی کرده و مشاهده می شود که پودرهای خشک شده تجمع پیدا کرده وبعد از ۳۰ دقیقه دیگر نمی توان آن ها را دوباره با آلتراسونیک در آب پراکنده کرد (شکل ۱a) . کیک کامپوزیتی در اثر دی هیدراته شدن در بین ورقه های GO طی فرایند خشک سازی ایجاد می شود . به منظور جلوگیری از تجمع به جای GO های خام از GO ها یا r G O هایی که تحت عملیات های هیدروترمال قرار گرفته اند به عنوان زمینه ی پشتیبان پلیمر استفاده می شود . بر اساس کار قبلی ما (نویسنده) (مرجع شماره ی ۳۴ در اصل مقاله) نسبت اتمی C به O برای GO حدود ۴/۳ می باشد در حالی که برای r G O حدود ۶/۷ است . ورقه های GO احیاء شده با گروه های اکسیژن دار کمتر ، هم می توانند پراکندگی زیاد در محلول را به صورت ورقه های ساده همان طور که در شکل ۱b مشاهده می شود حفظ کنند . می توان مشاهده کرد که کامپوزیت های PPy/r G O خشک شده بیسار نرم تر از PPy/GO هستند و کامپوزیت اول به راحتی می تواند پراکندگی همگن را بعد از اعمال کردن آلتراسونیک به مدت چند دقیقه ایجاد کند (شکل ۱a) . همان طور که در تصویر TEM از PPy/r G O (شکل ۱ c) مشاهده می شود ، پلیمر PPy به ورقه ی r G O محکم چسبیده شده و یک صفحه ی ضخیم تر از ورقه r G O دست نخورده را تشکیل می دهد . بعد از کلسینه کردن ، نمونه ها شکل صفحه ای خود را حفظ می کنند . در تصویر HRTEM از نمونه های کلسینه شده ریزساختار در لبه جایی که ساختار تجمع یافته قابل تشخیص است و لایه های گرافیتی ناپیوسته نشان دهنده تشکیل قطعات ریز گرافیتی هستند . طیف EDS جذب N (نیتروژن) با مقداری که مورد نظر نبود (۵٫۷%at) را نشان داده که این مطلب نشانگر آن است که کامپوزیت CNx / گرافن تشکیل شده است .
تصاویر SEM از r G O و CNx/G-800 در شکل ۲ نمایش داده شده اند . شکل مربوط به r G O نشان می دهد که ورقه های نازک و چین دار برروی هم به طور محکمی انباشته شده اند . در مقایسه با r G O ورقه های CNx-G800 ضخیم تر به نظر می رسند و همچنین در آن ها ورقه های کامپوزیتی انباشته می شوند و این مطلب را می توان در بزرگنمایی موضعی در شکل ۲b مشاهده نمود . این تجمع کم کامپوزیت CNx / گرافن بر روی پراکندگی آن در محلول جامد تاثیری نداشته و یک سوسپانسیون همگن با پایداری بالا می توان به منظور استفاده در الکترود لایه نازک را می توان از آن به دست آورد .

شکل ۱ : (a) تصاویر پودرهای کامپوزیت های PPy/GO و PPy/r G O و محلول های آن ها در این شکل نشان داده شده است . PPy/GO بعد از ۳۰ دقیقه اعمال التراسونیک (فراصوت) به خوبی پراکنده نشده است در حالی که PPy/r G O می تواند پراکندگی یکنواختی بعد از چند دقیقه اعمال التراسونیک در محلول داشته باشد . تصاویر TEM مربوط به (b) r G O ، (c) PPy/r G O و (d) CNx/G-800 می باشند . ( e ) تصویر HRTEM مربوط به CNx/G-800 و درون آن یک تصویر بزرگنمایی شده دیده می شود . (f) طیف EDS و عناصر موجود در کامپوزیت CNx/G-800.

شکل ۲ : تصاویر SEM مربوط به (a) r G O و (b) CNx/G-800 . قسمت بزرگنمایی شده در b یک بزرگنمایی موضعی است .
گروه های عامل بر روی سطح r G O ، PPy/r G O و CNx / گرافن به وسیله ی FTIR آنالیز شدند . (شکل ۳a) . طیف (r G O) در ۱۰۶۰cm-1 مربوط به C-O بوده و در ۱۷۱۴cm-1 مربوط C=O می باشد.حلقه پیرول در ۱۴۵۶ و ۱۵۶۰ cm-1 به همراه =C-H در تغییر فرم صفحه ای در طیف FTIR مربوط به کامپوزیت (PPy/rGO) مشخص شد . بعداز آنیل کردن در دمای ۸۰۰ و۶۰۰ درجه سانتی گراد پیک های مشخصه ی (PPy) کوتاه می شوند .در حالی که بعضی از پیک های مربوط C-N و C=N بین ۱۷۰۰-۱۱۰۰ cm-1 دراز می شوند .شکل (۳ b) طیف رامان (PPy/rGO) و کامپوزیت های کربونیتریدی مربوط را نشان می دهد. تمام نمونه ها طیفی با دو پیک به مرکزیت ۱۳۵۳cm-1 (نوارD) و ۱۵۹۴cm-1 (نوار G) دارند.(نوارG) یکی از دو روش E2g مربوط به لرزش کششی صفحات بنیادین دوماین های (SP2) در تک کریستال های گرافیت و گرافی را نشان می دهد.(نوارD) معمولا مربوط به بی نظمی و ناکاملی در بلورهای کربن می باشد . نسبت شدت پیک های باند D به باند G در طیف رامان تقریبا مربوط به میزان بی نظمی در کربن گرافیتی می باشد .نسبت (ID/IG) برای CNx/گرافن بالاتر از این نسبت برای (rGO) است که نشان می دهد CNx/گرافن اعوجاج درونی بیش تری دارد.

تشکیل شیمیایی نیتروژن قبل و بعد از تکلیس به وسیله ی XPS آنالیز شده و در شکل ۴ می توان آن را مشاهده نمود. از بررسی های XPS در شکل ۴a می توان دریافت که طیف r G O سیگنال مشخصه ی N را همان گونه که انتظار می رود ، ندارد . شدت های نسبی پیک های N1 و O1 برای PPy/r G O ، CNx-G600 و CNx-G800 مرتب کاهش می یابند به دلیل این که دمای آنیل بالاتری دارند . طیف N1 برای PPy/r G O ، CNx-G600 و CNx-G800 را می توان به عنوان پیک های منحصر به فردی که مربوط به اجزای پیرولیکی N با انرژی پیوند (Eb) 399.8 e V ، پیرینیدی N با انرژی پیوند ۳۹۸٫۳e V و گرافیتی N با انرژی پیوند ۴۰۰-۴۰۱٫۱ e V می باشند ، در نظر گرفت . به علاوه طیف های N1 مربوط به نمونه های کربونیزه شده (شکل ۴ c و d) شامل دو پیک دیگر با Eb های ۴۰۳٫۲ و ۴۰۵ e V نیز می باشند که این پیک ها مربوط به N-oxide ها و N2 های اضافی می شوند . تمام مقدار N به دست آمده از XPS و همچنین نیتروژن پیرولی ، پیرینیدی و گرافیتی به دست آمده از شدت های نسبی پیک ها همان طور که در شکل ۴e دیده می شود ، به دمای آنیل بستگی دارند . برای کامپوزیت PPy/r G O آماده سازی شده در دمای اتاق تقریبا ۹۰ درصد نیتروژن به صورت نیتروژن پیرولی حضور دارد و مقدار کل نیتروژن حدود ۱۴ درصد اتمی می باشد . با افزایش دمای آنیل مقدار کلی N و مقدار N پیرولی کاهش یافته در حالی که N گرافیتی افزایش می یابد . N پیرینیدی در دمای ۶۰۰ درجه سانتی گراد به بیشترین مقدار خود می رسد . مقدار کلی N برای CNx/G-600 و CNx/G-800 به ترتیب ۱۲٫۵at% و ۹٫۸at% می باشد .

فعالیت های الکتروکاتالیستی کامپوزیت های CNx/گرافن با استفاده از ولتاژسنجی RDE و RRDE (شکل ۵) تعیین شدند . در RDE (شکل ۵ a) پتانسیل آغاز احیای اکسیژن برای کامپوزیت های CNx/ گرافن در حدود -۱٫۹ V می باشد که بسیار بزرگ تر از کامپوزیت PPy/r G O ( درحدود -۰٫۳V ) می باشد . همچنین در هر پتانسیل اعمالی ، جریان ORR برای کامپوزیت CNx / گرافن به طور مشهودی بزرگتر از کامپوزیت PPy/r G O می باشد . نتایج نشان می دهند که نیتروژن پیرینیدی و گرافیتی به جای نیتروژن پیرولی به مقدار زیادی به فعالیت الکتروکاتالیستی ORR کمک کی کنند . فعالیت مواد کربن-نیتروژنی عاری از فلز به طور همزمان با مقدار نیتروژن ، حالت شیمیایی نیتروژن و رسانایی الکتریکی تعیین می شود . اگرچه کاتالیزور CNx/G-600 مقدار کل نیتروژن و مقدار نیتروژن پیرینیدی بیشتری نسبت به CNx/G-800 دارد ، و بر اساس اندازه گیری های امپدانس الکتروشیمیایی (شکل S2) دومی مقاومت الکتریکی کمتر و درنتیجه رسانایی بیشتری نسبت به اولی دارد . بنابراین CNx/G-800 و CNx/G-600 فعالیت مشابهی دارند . تعداد الکترون های منتقل شده (n) نسبت به مولکول اکسیژن در ORR با استفاده ازاندازه گیری RRDE (شکل ۵b) محاسبه شد و به صورت n = 4Idisk/(Idisk+Iring/N) فرمولیزه شد که در آن Idisk و Iring جریان القایی دیسک و جریان القایی حلقه می باشند و N=0.26 بازده تجمعی است . در این جا n در پتانسیل پلاریزه ی -۰٫۵V محاسبه شده که مقدار آن برای CNx/G-600 ، ۳٫۰۳ و برای CNx/G-800 برابر ۳٫۰۷ می باشد و این مقدار در این جا بیشتر از آن برای کامپوزیت CNx/گرافن که به وسیله ی پلیمریزاسیون ملامین ساخته شده است (n = 2.5-2.7) . این مسئله شاید به دلیل گرافیته شدن خوبی است که به خاطر دمای بالای کلسینه به وجود آمده است .

شکل ۵ : ولتاژسنجی های اندازه گیری شده در محلول ۱/۰ مولارKOH اشباع از اکسیژن به عنوان الکترولیت با سرعت گردش ۲۰۰۰ دوربردقیقه و نرخ روبش ۱۰ m V . s-1برای (a) RED و (b) RRED . در آزمون های RRDE الکترود حلقه ای Pt در ۰٫۵V پلاریزه شده است .
مزیت خوب دیگر کاتالیزورهای عاری از فلز برای ORR مصونیت آن در برابر همگذری متانول و مسمومیت ناشی از CO می باشد . واکنش های کرونوآمپرمتری متانول یا CO که به الکترولیت اشباع از اکسیژن اضافه شده اند برای کاتالیزورهای PPy/r G O ، CNx-G600 و CNx-G800 انجام شده و درشکل ۶ نتایج آن را می بینید . بعد از اضافه کردن ۱/۰ میلی لیتر متانول به مدت ۴۰۰ ثانیه ، جریان احیایی اکسیژن برای تمامی کاتالیزورها تغییر مشهودی نشان نداد . زمانی که ۵۰vol% CO تزریق شد در ثانیه ی ۴۰۰ کاهش کمی در جریان مشاهده شد که ممکن است به خاطر کاهش فشار جزئی O2 ایجاد شده باشد (قانون هنری) . نتایج نشان می دهند که کامپوزیت CNx /گرافن پایداری و مقاومت بالایی در برابر همگذری متال و مسمومیت ناشی از CO دارد .

شکل ۶ : منحنی های i-t مربوط به واکنش کروآمپرمتری نمونه های PPy/r G O ، CNx/G-600 ، CNx/G-800 . (a) آزمون همگذری متانول بعد از اضافه کردن ۱/۰ میلی لیتر متانول به الکترولیت در ثانیه ۴۰۰ . (b) آزمون مسمومیت CO با اضافه کردن CO با نرخ جریان مشابه O2 به الکترولیت در ثانیه ۴۰۰ .
خلاصه و نتیجه گیری : به طور خلاصه ، r G O با عملیات هیدروترمال آماده سازی شد و به جای GO به عنوان یک زیرلایه به منظور جمع کردن PPy استفاده شد . درکامپوزیت PPy/GO خشک شده تجمع و کلوخه شدن اتفاق می افتد ولی کامپوزیت PPy/r G O پودر نرم تری بوده که به راحتی در محلول واسطه ی آبی پراکنده می شود . بعد از تکلیس ساده در دمای ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه ی سانتی گراد CNx / گرافن های ورقه ای شکل با مقدار نیتروژن ۹٫۸at%-12.5at% به دست آمدند . کامپوزیت CNx/گرافن به دست آمده یک فعالیت کاتالیزوری ذاتی در ORR دارد و پایداری بالایی داشته و در برابر همگذری متانول و مسمومیت CO مقاوم است . کامپوزیت CNx /گرافن که به این روش به دست آمده یک الکتروکاتالیست عاری از فلز جدید برای واکنش ORR می باشد .
متمم ترجمه : ( در مورد برخی از اطلاحات موجود در مقاله در این بخش توضیحاتی داده شده است . )
گرافن
یکی از آلوتروپ های کربن است و ساختار آن بدین صورت است که زمانی که یک اتم کربن با سه اتم کربن دیگر پیوند برقرار کرد ورقه های دو بعدی گرافن را تشکیل خواهد داد . تصاویر زیر شمایی از ساختار گرافن را نشان می دهند .
الکتروکاتالیست
کاتالیزوری است که در واکنش های الکتروشیمیایی از آن استفاده می شود . این مواد سرعت واکنش های الکتروشیمیایی را افزایش داده و یا تعدیل می کنند . الکتروکاتالیست ها در انتقال الکترون ها از سطح الکترود به واکنش گرها کمک می کنند و همچنین نیمه واکنش ها را تسهیل می کند .

 

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا