این مقاله انگلیسی در نشریه اسپرینگر در 7 صفحه در سال 2011 منتشر شده و ترجمه آن 17 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 | |
| سال انتشار | 2011 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 7 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 | 17 صفحه با فونت 14 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 1 به 1 آماده سازی کرده و مشاهده می شود که پودرهای خشک شده تجمع پیدا کرده وبعد از 30 دقیقه دیگر نمی توان آن ها را دوباره با آلتراسونیک در آب پراکنده کرد (شکل 1a) . 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 34 در اصل مقاله) نسبت اتمی C به O برای GO حدود 4/3 می باشد در حالی که برای r G O حدود 6/7 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 1b 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 1a) . همان طور که در تصویر TEM از PPy/r G O (شکل 1 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 (5.7%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 2 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 2b 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 1 : (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 30 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 2 : تصاویر SEM مربوط به (a) r G O و (b) CNx/G-800 . قسمت بزرگنمایی شده در b یک بزرگنمایی موضعی است . تشکیل شیمیایی نیتروژن قبل و بعد از تکلیس به وسیله ی XPS آنالیز شده و در شکل 4 می توان آن را مشاهده نمود. از بررسی های XPS در شکل 4a 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 398.3e V و گرافیتی N با انرژی پیوند 400-401.1 e V می باشند ، در نظر گرفت . به علاوه طیف های N1 مربوط به نمونه های کربونیزه شده (شکل 4 c و d) شامل دو پیک دیگر با Eb های 403.2 و 405 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 4e دیده می شود ، به دمای آنیل بستگی دارند . برای کامپوزیت PPy/r G O آماده سازی شده در دمای اتاق تقریبا 90 درصد نیتروژن به صورت نیتروژن پیرولی حضور دارد و مقدار کل نیتروژن حدود 14 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 600 درجه سانتی گراد به بیشترین مقدار خود می رسد . مقدار کلی N برای CNx/G-600 و CNx/G-800 به ترتیب 12.5at% و 9.8at% می باشد . فعالیت های الکتروکاتالیستی کامپوزیت های CNx/گرافن با استفاده از ولتاژسنجی RDE و RRDE (شکل 5) تعیین شدند . در RDE (شکل 5 a) پتانسیل آغاز احیای اکسیژن برای کامپوزیت های CNx/ گرافن در حدود -1.9 V می باشد که بسیار بزرگ تر از کامپوزیت PPy/r G O ( درحدود -0.3V ) 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 5b) 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 -0.5V محاسبه شده که مقدار آن برای CNx/G-600 ، 3.03 و برای CNx/G-800 برابر 3.07 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 5 : ولتاژسنجی های اندازه گیری شده در محلول 1/0 مولارKOH اشباع از اکسیژن به عنوان الکترولیت با سرعت گردش 2000 دوربردقیقه و نرخ روبش 10 m V . s-1برای (a) RED و (b) RRED . در آزمون های RRDE الکترود حلقه ای Pt در 0.5V پلاریزه شده است . شکل 6 : 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 1/0 میلی لیتر متانول به الکترولیت در ثانیه 400 . (b) آزمون مسمومیت CO با اضافه کردن CO با نرخ جریان مشابه O2 به الکترولیت در ثانیه 400 . |