جلال بصیری پارسا

چکیده: هدف کار پژوهشی حاضر تهیه ی الکترود های فوتوکاتالیستی و بررسی کاربرد آن ها در پیل های سوختی فوتوکاتالیستی به منظور تخریب آلاینده های آلی و همزمان تولید جریان الکتریسیته می باشد. در این راستا طی سه کار پژوهشی، نانوکامپوزیت های مختلف نانولوله های تیتانیوم دی اکسید به منظور افزایش جذب نور و بهبود عملکرد فوتوکاتالیستی فوتوآند، به عنوان فوتوکاتالیست در پیل سوختی فوتوکاتالیستی مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین، نانوکامپوزیت های مختلف پلیمری به منظور افزایش سایت های فعال جاذب اکسیژن، افزایش سطح و افزایش تولید هیدروژن پرکسید بر سطح الکترود کاتد، به عنوان مواد کاتدی به کار برده شدند. در کار پژوهشی اول، نانولوله-های تیتانیوم دی اکسید به روش اکسیداسیون آندی بر روی بستر تیتانیومی تهیه گردیدند. همچنین، الکترود گرافیت با نانوکامپوزیت پلی پیرول/نانولوله های کربنی چنددیواره به روش ترسیب الکتروشیمیایی اصلاح گردید. به منظور بهبود خواص فوتوکاتالیست، نانو ذرات گرافن اکساید کاهش یافته به ساختار فوتوکاتالیست اضافه شد. در نهایت، الکترود های اصلاح شده )نانولوله های تیتانیوم دی اکسید/گرافن اکساید کاهش یافته/تیتانیوم به عنوان فوتوآند و پلی پیرول/نانولوله های کربنی/گرافیت به عنوان الکترود کاتد) در سیستم ترکیبی پیل سوختی فوتوکاتالیستی/پریدات برای تخریب اسید قرمز 14 و همزمان تولید جریان الکتریسیته مورد استفاده قرار گرفتند. بر اساس نتایج بدست آمده، کارایی تخریب آلاینده و حداکثر توان الکتریکی خروجی بعد از افزودن پریدات به ترتیب به 4/95% و mW cm-2 95/0 رسید که به ترتیب به میزان 54% و 87% نسبت به پیل سوختی فوتوکاتالیستی تنها (بدون حضور پریدات)، افزایش نشان داد. تاثیر متغیر های عملیاتی (pH اولیه، غلظت اولیه آلاینده و غلظت اولیه پریدات) بر روی کارایی سیستم ترکیبی پیل سوختی فوتوکاتالیستی/پریدات با استفاده از روش پاسخ سطح بررسی گردید. بالاترین میزان تخریب (4/99%) و ماکزیمم توان الکتریکی خروجی (mW cm-2 5/1) در حضور اسید سیتریک به عنوان ترکیب آلاینده در شرایط بهینه حاصل گردید. شرایط بهینه بدست آمده از روش پاسخ سطح، pH اولیه 82/3، غلظت آلاینده 73/62 میلی گرم بر لیتر و غلظت پریدات 72/2 میلی مولار بودند. در کار پژوهشی دوم، فوتوکاتالیست تیتانیوم دی اکسید دوپ شده با نانوذرات نیکل اکسید و الکتروکاتالیست پ