سنتز و مطالعه فعاليت كاتاليزوري بسيار موثر نانوذرات پلاتين - اورتوفريت لانتانيم قرار گرفته در بستر پلي آنيلين - كيتوسان براي الكترواكسيداسيون متانول

Synthesis and study of the highly effective catalytic activity of the Pt-chitosan for -nanoparticles supported on polyaniline LaFeO 3 methanol electro-oxidation

در اين پژوهش، پلي آنيلين (PA) همراه با كيتوسان (CH) به عنوان بستري موثر و مناسب براي نانوذرات استفاده گرديد. نانوذرات اورتوفريت لانتانيم (LFO) با روش سل-ژل سنتز و با تكنيك هاي پراش پرتو ايكس (XRD) و طيف سنجي پراكندگي انرژي پرتوي ايكس (EDS) شناسايي گرديد. نانوكاتاليست Pt-LFO/PA-CH با كاهش شيميايي هگزاكلروپلاتينيك اسيد به وسيله سديم تتراهيدروبورات در حضور نانوذرات LFO در بستر PA-CH تهيه شد. شكل ظاهري و توزيع نانوذرات با تصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) تعيين شدند. فعاليت كاتاليزوري نانوكاتاليست Pt-LFO/PA-CH براي الكترواكسيداسيون متانول با تكنيك هاي ولتامتري چرخه اي و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي مطالعه شد. اثرات برخي عوامل تجربي براي الكترواكسايش متانول مانند غلظت متانول، سرعت روبش و دما در كاتاليست تهيه شده مطالعه گرديد. انرژي فعال سازي قله آندي اكسايش متانول در Pt-LFO/PA-CH نيز محاسبه گرديد و مقدار آن kJ mol-1 14/17 به دست آمد. فعاليت كاتاليزوري كاتاليست Pt-LFO/PA-CH براي الكترواكسايش متانول با كاتاليست Pt/PA-CH مقايسه گرديد. سطح مقطع فعال الكتروشيميايي كاتاليست Pt-LFO/PA-CH (m2g-1Pt 77/46) بيشتر از Pt/PA-CH (m2g-1Pt 54/69) به دست آمد. در غلظت متانول M 1/76، چگالي جريان قله آندي اكسايش متانول در Pt-LFO/PA-CH (mA cm-2 377/58) بيشتر از كاتاليست Pt/PA-CH (mA cm-2 203/67) بود. سطح مقطع فعال الكتروشيميايي و چگالي جريان بالاتر Pt-LFO/PA-CH براي اكسايش متانول نشان دهنده فعاليت كاتاليزوري بسيار بهبود يافته Pt-LFO/PA-CH براي الكترواكسايش متانول مي باشد. از اين رو، كاتاليست تهيه شده مي تواند به عنوان كاتاليستي موثر براي الكترواكسايش متانول در پيل هاي سوختي متانولي مستقيم به كار رود.

In this study, polyaniline (PA) accompanied by chitosan (CH) were used as effective and proper support for nanoparticles. LaFeO3 (LFO) nanoparticles were synthesized by sol-gel method and characterized by X-ray diffraction (XRD) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) techniques. Pt-LFO/PA-CH Nano catalyst was prepared by chemical reduction of H2PtCl6 by NaBH4 on PA-CH support in the presence of LFO nanoparticles. The morphology and distribution of nanoparticles were determined by transmission electron microscopy (TEM) images. The catalytic activity of Pt-LFO/PA-CH Nano catalyst for methanol electro-oxidation was studied through cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The effects of some experimental factors for methanol electro-oxidation, such as methanol concentration, scan rate and temperature were studied on the prepared catalyst. The activation energy of the anodic peak of methanol oxidation at Pt-LFO/PA-CH was also calculated and its value was obtained 14.17 kJ mol-1. The catalytic activity of Pt-LFO/PA-CH catalyst for methanol electro-oxidation was compared with Pt/PA-CH catalyst. The electrochemically active surface area of Pt-LFO/PA-CH catalyst (77.46 m2g-1Pt) was obtained more than Pt/PA-CH (54.69 m2g-1Pt). At methanol concentration of 1.76 M, the anodic peak current density of methanol oxidation at Pt-LFO/PA-CH (377.58 mA cm-2) was obtained more than Pt/PA-CH catalyst (203.67 mA cm-2). Higher electrochemically active surface area and current density of Pt-LFO/PA-CH for methanol oxidation indicating very improved catalytic activity of Pt-LFO/PA-CH for methanol electro-oxidation. Thus, the prepared catalyst can be utilized as effective catalyst for methanol electro-oxidation in direct methanol fuel cells