سنتز نانوفیبر کربنی بر پایه‌ی زیست توده با استفاده از نانوکپسول های نیکل کبالت به عنوان الکتروکاتالیست موثر برای واکنش احیا و تولید اکسیژن

توسعه ی کاتالیست های ارزان با کارایی بالا و استفاده از منابع تجدیدپذیر برای کاربرد در واکنش های احیا و تولید اکسیژن مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این مطالعه، از نمک‎ های نیکل، کبالت و گیاه southern cattaill یا karrapo (kp) ، زیست توده قابل دسترس، به ‎عنوان مواد اولیه استفاده شد. با استفاده از روش سل- ژل نمک های نیکل، کبالت و kp  در اتوکلاو در دمای °c  200 به مدت 12 ساعت و سپس در دمای °c700 به مدت 3 ساعت پیرولیز شد و سرانجام نانوکامپوزیت nfkp/ni-co سنتز شد. ساختار، ترکیب، ریخت شناسی و فعالیت کاتالیستی نانوکامپوزیت سنتز شده موردبررسی قرار گرفت. ریخت شناسی سطح توسط  tem به روشنی تشکیل نانوفیبرهای kp که به طور یکنواخت با ذره های نیکل اکسید کبالت با قطر به تقریب 20 نانومتر پوشیده شده را نشان داد. kp، به عنوان قالبی مانند قایق عمل کرده و ترکیب های کبالت و نیکل را در خود جای داده است. به دلیل اثر هم افزایی بین kp و اکسیدهای ni-co نانوکامپوزیت nfkp/ni-co فعالیت کاتالیستی چشمگیر برای واکنش احیای اکسیژن با پتانسیل آغازین v0.15-، پتانسیل نیمه موج v0.32-، دانسیته جریان پیک ma/cm0.225 و دانسیته جریان حدی ma/ cm2  0.23 که قابل مقایسه با کاتالیست pt/c تجاری است را نشان داد.

synthesis of nanofiber composite based on biomass derived material conjugated with nanocapsules of ni-co oxides as an effective catalyst for oxygen reduction reaction and oxygen evolution reaction

the development of low-cost, high-performance catalysts and the use of renewable sources for use in oxygen reduction and evolution reactions have received considerable attention. in this study, using an efficient and single-stage method using nickel-cobalt oxides and a material obtained from southern cattail or karrapo (kp) as available biomass, a catalyst with nano-fiber structures was synthesized (nfkp/ni-co). in order to synthesize the nfkp/ni-co, the ni-co compound, by sol-gel method in the autoclave at 200°c for 12h, was loaded on the surface of kp, and finally, it was pyrolyzed at 700°c for 3h in an argon atmosphere. the structure, composition, morphology, and catalytic activity of the synthesized nanocomposites have been investigated. the tem studies prove the formation of 20nm of nanoparticles of ni-co oxides on the surface of nanofibers. here, kp acted as a boat-like platform in which ni-co oxides were loaded. due to the synergistic effect between kp and ni-co oxides, nfkp/ni-co nanocomposite exhibit remarkable catalytic activity for the oxygen reduction reaction with an initial potential of -0.15v, half wave potential of -0.32v, peak current density of 0.25 ma/cm2 and limiting current density of 0.23 ma/cm2 which is comparable to commercial pt/c catalyst.