استفاده از گرافن اکساید عامل‌دار شده برای بهبود فعالیت الکتروشیمیایی کامپوزیت چارچوب آلی فلزی مس

امروزه پرکاربردترین کاتالیست مورد استفاده در بخش کاتد و آند پیل‌های سوختی و باتری‌ها، فلز کمیاب و گران‌قیمت پلاتین می‌باشد. از این رو در سال‌های اخیر، ساخت الکتروکاتالیست‌هایی غیرفلزی با قیمت پایین و عملکرد نزدیک به پلاتین، مورد توجه محققین حوزه انرژی قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق ، ساخت و ارائه الکتروکاتالیست‌هایی غیرفلزی با عملکردی مطلوب به منظور استفاده در کاتد پیل‌های سوختی است. به همین منظور، 5 الکتروکاتالیست شامل، گرافن اکساید(go)، گرافن اکساید عامل‌دار شده با نیتروژن و گوگرد (ns –rgo) ، چارچوب فلزی آلی مس (cu –mof)، mof % 6go - cu-، و mof ns - rgo - cu-8% با روش‌های هیدروترمال سنتز شدند. در ادامه، عملکرد، فعالیت و ساختار الکتروکاتالیست‌های سنتز شده با استفاده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی و فیزیکی مورد بررسی قرار گرفت و با الکتروکاتالیست تجاری pt/c 20% مقایسه شد. براساس آزمایش‌های فیزیکی، ساختار الکتروکاتالیست‌ها یکنواخت است و لایه نشانی‌های مورد نظر به درستی انجام شده است. همچنین، براساس تحلیل مورفولوژی الکتروکاتالیست‌ها، اندازه ذرات در محدوده نانومتر است. الکتروکاتالیست mof ns - rgo - cu-8% بهترین فعالیت الکتروشیمیایی را داشت، که پتانسیل آغاز آن v vs ag/agcl 06/0- محاسبه گردید. پیک مربوط به واکنش احیای اکسیژن در ولتاژ v 08/0- نمایان شد که چگالی جریان در این ولتاژ، ma/cm2 8/4- است. میزان الکترون منتقل شده توسط این الکتروکاتالیست 53/3 محاسبه گردید، که نشان می‌دهد به مسیر چهار الکترونی برای واکنش احیای اکسیژن بسیار نزدیک است. همچنین، پتانسیل آغاز الکتروکاتالیست mof go – cu-6%، v 11/0- بدست آمد. براساس تحلیل‌های صورت گرفته، الکتروکاتالیست‌های سنتز شده عملکرد و فعالیت مناسبی برای واکنش احیای اکسیژن دارند و می‌توانند جایگزین مناسبی برای الکتروکاتالیست‌های فلزی و گران قیمتی ازجمله پلاتین باشند.