پایان نامه تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی واجد یون­های نیکل و کاربرد آن برای اکسایش الکتروکاتالیزی متانول و فرمالدهید


دانشگاه مازندران

دانشکده شیمی

پایان نامه­ دوره کارشناسی ارشد در رشته شیمی تجزیه

موضوع:

تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی واجد یون­های نیکل و کاربرد آن برای اکسایش الکتروکاتالیزی متانول و فرمالدهید

استاد راهنما:

دکتر رضا اوجانی

استاد مشاور:

دکتر جهانبخش رئوف

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه …………………………………….. 1

فصل دوم: تئوری…………………………………… 6

2-1- مایعات یونی…………………………………… 7

2-2- تاریخچه مایعات یونی…………………………………… 7

2-3- خواص مایعات یونی …………………………………… 9

2-4- کاربردهای مایعات یونی…………………………………… 11

2-4-1- استفاده از مایعات یونی جهت ترسیب الکتروشیمیایی فلزات و نیمه رساناها…………11

2-4-2- استفاده از مایعات یونی در کروماتوگرافی………………………….. 12

2-4-3- استفاده از مایعات یونی در پیل­های سوختی با غشای پلیمری ………….. 12

2-5- الکترود های اصلاح شده شیمیایی …………………………………… 13

2-5-1- الکترود­های اصلاح شده با فیلم­های پلیمری…………………………………13

2-5-2- الکترودهای اصلاح شده با پلیمرهای قالب مولکولی……………………..15

2-5-3- الکترودهای اصلاح شده با نانوذرات ……………………………………16

2-5-4- الکترودهای اصلاح شده با آنزیم­ها ……………………………………17

2-6- الکتروکاتالیز در سطح الکترودهای اصلاح شده ………………………… 18

2-7- کاربرد اصلاح­گر در بافت خمیرکربن ……………………………………20

فصل سوم: بخش تجربی……………………………………23

3-1- مواد شیمیایی……………………………………24

3-2- تجهیزات ……………………………………25

3-3- الکترودهای مورد استفاده…………………………………… 25

3-4- روش ساخت الکترودکار …………………………………… 26

فصل چهارم: تهیه الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی فاقد و واجد نیکل و بررسی رفتار الکتروشیمیایی آنها…….. 27

4-1- کلیات…………………………………… 28

4-2- مطالعه پاسخ الکتروشیمیایی الکترودهای T-CPE و IL/CPE به روش ولتامتری چرخه­ ای……….28

4-3- مطالعه امپدانس الکتروشیمیایی الکترودهای خمیر کربن ساده و خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی……30

4-4- تهیه الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل (Ni/IL/CPE)………………….31

4-5- بررسی اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار Ni/IL/CPE………………………..

4–6- پاسخ الکتروشیمیایی  Ni/IL/CPEبه روش کرونوآمپرومتری با پله پتانسیل دو گانه……………….37

4–7- نتیجه گیری …………………………………… 39

فصل پنجم: استفاده از الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل(II) برای الکتروکاتالیز فرآیند اکسایش متانول……..40

5-1- کلیات…………………………………… 41

5-2- بررسی فرآیند اکسایش متانول در سطح الکترود­ خمیر کربن ……………..41

5-3- بررسی فرآیند اکسایش متانول در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی فاقد و واجد Ni(II)………….

5-4- تاثیر افزایش غلظت متانول بر فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش متانول……………………… 47

5-5- بررسی فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش متانول در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده به روش کرونوآمپرومتری با پلۀ پتانسیل دوگانه…….49

5-6- محاسبۀ ضریب نفوذ متانول و ثابت سرعت واکنش شیمیایی کاتالیزی بین متانول و محل های فعال نیکل…….51

5-7- پایداری الکترود اصلاح شده …………………………………… 53

5-8- نتیجه گیری……………………………………53

فصل ششم: استفاده از الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل(II) برای الکتروکاتالیز فرآیند اکسایش فرمالدهید………. 55

6-1- کلیات …………………………………… 56

6-2- بررسی فرآیند اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود خمیرکربن ساده و الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی……..57

6-3- بررسی الکتروکاتالیز اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد Ni(II) به روش ولتامتری چرخه­ ای…….58

6-4- اثر سرعت روبش پتانسیل بر فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش فرمالدهید…………..60

6-5- بررسی فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل به روش کرونوآمپرومتری با پلۀ پتانسیل دوگانه ………..62

6-6- محاسبۀ ثابت سرعت واکنش شیمیایی کاتالیزی بین فرمالدهید با محل های فعال نیکل………… 64

6-7- نتیجه گیری…………………………………… 65

نتیجه گیری کلی…………………………………… 66

پیشنهادات…………………………………… 69

منابع …………………………………… 70

چکیده انگلیسی …………………………………… 76

چکیده:

در این کار، از مایع یونی 1-بوتیل3-متیل ایمیدازولیوم بیس(تری فلوئورومتیل سولفونیل) ایمید به عنوان اصلاحگر جهت ساخت نوع جدیدی از الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی استفاده شد. فنون اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی و ولتامتری چرخه­ای نشان داد که این الکترود اصلاح شده نسبت به الکترود خمیر کربن فاقد این مایع یونی، افزایش قابل ملاحظه­ای در سرعت انتقال الکترون و هدایت الکتریکی نشان می­دهد. سپس با فرو بردن این الکترود اصلاح شده در محلول نیکل سولفاتM  0/1 و متعاقباً اعمال ولتامتری چرخه­ای متوالی در محیط قلیایی، گونه­های نیکل(II) به سطح الکترود متصل شدند. بدین ترتیب الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی واجد یونهای نیکل (Ni/IL/CPE) ساخته شد و رفتار الکتروشیمیایی این الکترود نیز با استفاده از ولتامتری چرخه­ای و کرونوآمپرومتری مورد بررسی قرار گرفت.

این الکترود به طور موفقیت آمیزی برای اکسایش الکتروکاتالیزی متانول و فرمالدهید به کار رفت. الکترواکسایش این ترکیبات از طریق یک مکانیسم واسطه شده توسط گونه­هایNi(III)/Ni(II)  انجام می­شود. نکته قابل توجه دانسیته جریان الکتروکاتالیزی بالای (2mA cm 6/17 برای متانول و 2- mA cm2/16 برای فرمالدهید) بدست آمده توسط این الکترود است. با استفاده از روش کرونوآمپرومتری، ثابت سرعت واکنش کاتالیزی برای اکسایش متانول و فرمالدهید محاسبه شد. در خاتمه مقایسه کارایی این الکترود با برخی از الکترودهای اصلاح شده توسط سایر اصلاح­گرها قبلی نشان داد که این الکترود از قابلیت الکتروکاتالیزی خوبی برای الکترواکسایش متانول و فرمالدهید برخوردار است..

این پایان نامه از روی سایت اینجا کلیک کنید