معرفی سل های خورشیدی #solar_cells #Fa

تئوری BET تئوری جذب #BET #Fa

تولید نانومواد به روش هیدروترمال #Fa

📖 روش آمپیدانس الکتروشیمی #En

🌼مکانیزم واکنش های فتوکاتالیستی🌼 واکنش فتوکاتالیستی یک واکنش کاتالیستی همگن بوده و هم چون سایر فرایند های هتروکاتالیستی شامل مراحل زیر می باشد: ۱ ) انتقال واکنشگر ها از سیال به سطح کاتالیست ( نفوذ خارجی) ۲ ) انتقال ماده واکنشگر از سطح کاتالیست به داخل ساختار حفره ها ۳ ) جذب واکنشگر ها ۴ )واکنش سطحی ۵ )دفع محصول ها ۶ ) انتقال محصول های واکنش از حفره های ساختاری به سطح کاتالیست ۷ ) انتقال محصول ها از سطح کاتالیست به سیال می باشد. بنا به تعریف IUPAC فرایند فتوکاتالیستی به واکنش های کاتالیستی اطلاق می شود، که با جذب نور توسط کاتالیست صورت گیرد. در واقع فرایند فتوکاتالیستی شامل واکنش های اکسایش و احیا مولكول های آلی و معدنی تحت تاثیر تابش نور مناسب بر روی ذرات نیم رسانا است. بدین ترتیب مرحله واکنش سطحی واکنش کاتالیستی فوق را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد. الف) تولید جفت های الكترون-حفره تحت تاثیر منبع نوری مناسب ب) جدایش الكترون-حفره با به دام انداختن آنها. در واقع نرخ به دام افتادن جفت ها بایستی بیش از نرخ بازترکیب آن ها باشد. ج) واکنش اکسایش-احیا بین الكترون ها و حفره های جدایش یافته وترکیب های جذب شده بر سطح بدین ترتیب در محاسبه های سینتیک فرایند های فتوکاتالیستی، مراحل برانگیختگی نوری، حرکت و به دام افتادن بار های فتوتولید شده، واکنش بارهای به دام افتاده، جذب سطحی واکنشگرها و واکنش نامطلوب بازترکیب الكترون- حفره از اهمیت بسیاری برخوردار است. جذب انرژی نور یا فوتون توسط سطوح نیمه هادی منجر به برانگیختگی آن ها می شود. عامل تعیین کننده در این فرآیند، فاصله بین تراز های انرژی غیر همپوشان نیم رسانا می باشد. از این رو برانگیختگی فوتونی انتقال الكترون از ترازی به تراز دیگر می باشد. یعنی انتقال الكترون از بالاترین تراز پر شده (لایه ظرفیت) به نزدیكترین تراز خالی (لایه رسانش) که فاصله بین این دو، گاف انرژی نامیده می شود. تابش نور با انرژی فوتونی برابر و یا بیشتر از فاصله گاف انرژی منجر به برانگیختگی الكترونی و در نتیجه تشكیل جفت الكترون-حفره در نیمه هادی می گردد. این الكترون ها وحفره های تولید شده طی فرایند تابش مراحل مختلفی را می توانند طی کنند. دو امكان وجود دارد، یا مجددا ترکیب شده و انرژی خود را به شكل گرما از دست دهند و یا تاسطح نیم رسانا حرکت کرده تا در واکنش های اکسایش-کاهش با اجزا جذب شد در سطح شرکت کنند. باز ترکیب الكترون در نیم رسانا به دو صورت سطحی و حجمی رخ می دهد که نسبت حجمی بیشتر از سطحی است. در ذرات ریز با کاهش نسبت حجم به سطح امكان رسیدن بار به سطح بیشتر می شود. البته کاهش بیش از حد اندازه ذره نیز منجر به افزایش عیوب شده در نهایت رسیدن بار به سطح را با مشكل مواجهه می کند پس رسیدن به یک مقدار بهینه اندازه ذره باید مد نظر باشد. یک فرآیند فتوکاتالیستی به منظور حذف آلاینده ها، با جذب پرتو UV و ایجاد یک جفت الكترون-حفره آغاز می گردد. حفره تولیدی به سطح فتوکاتالیست رفته و با مولكول آب جذب شده بر روی سطح واکنش داده و رادیكال های هیدروکسیل (OH) را تشكیل می دهد. سپس این رادیكال های هیدروکسیل و حفره ها، مولكول های آلی نزدیک سطح را اکسید می کنند. بیشتر حفره های تولیدی به طور مستقیم با ماده آلی وارد واکنش شده و یا جذب مولكول های آب می شوند و OH ایجاد می کنند. در مورد TiO2 مقدار کمی از حفره ها توسط اکسیژن های شبكه به دام می افتند و موجب ضعیف شدن پیوند اکسیژن و تیتانیم می شوند. این در حالی است که الكترون های موجود در نوار رسانش در واکنش های کاهشی شرکت می کنند. یعنی الكترون ها عموما با اکسیژن هوای )موجود در آب( واکنش داده و رادیكال آنیونی سوپر اکسید (O2) را ایجاد می کنند. در نهایت این رادیكال سوپراکسید وارد واکنش های تجزیه ای می شود. با توجه به مكانیزم گفته شده هرچه قابلیت جذب مواد آلی و مولكول های آب بر سطح فتوکاتالیست بیشتر باشد، سرعت تجزیه بیشتر است #Watersplitting #photocatalyst #Fa #TiO2

🌸🌸معرفی تیتانیا (تیتانیوم دی اکسید) یا TiO2🌸🌸 تیتانیا (TiO2) ماده­ ای قدیمی است که به صورت معمول در رنگدانه­ های سفید از زمان­های دور استفاده می­شده است. این ماده­ ی ارزان، پایدار (شیمیایی)، غیرسمی، بی­ضرر، دوستدار طبیعت و سازگار است و بنابراین به طور گسترده در رنگ­ها، مواد آرایشی و بهداشتی سالیان زیادی استفاده شده است.از دو دهه­ ی گذشته بیشترین مطالعات در مورد اکسید فلزات واسطه مربوط به TiO2 بوده است، و علت آن ویژگی­های غیرعادی آن همچون خواص فیزیکی، شیمیایی، الکترونیکی، الکتروشیمیایی، فعالیت نوری آن است. دی­ اکسیدتیتانیوم همچنین توجه زیادی را در تحقیقات مهندسی شیمی در زمینه­ های تبدیل انرژی خورشیدی (توسط سلول­های خورشیدی رنگینه­ ای و سلول­های خورشیدی حالت جامد کوانتوم نقطه­ ای)، شکافت آب و فتوکاتالیست، باتری­های لیتیوم یون و ابرخازن­ها، حسگرهای شیمیایی و گاز، رفع آلودگی­های محیطی و خانگی، تصفیه­ ی آب، پوشش­های ضد مه، پوشش­­های خودتمیز شونده، بوزدا و کاهنده­ ی فعالیت باکتری­ها به خود جلب کرده­ است. اخیرا کشف شده است که استفاده­ ی TiO2 در تولید انرژی­های تجدیدپذیر مفیدتر است. در سال 1972 شرکت­های فوجی­شیما و هوندا دریافتند که می­توان توسط الکترودهای بلوری تیتانیوم دی ­اکسید از خاصیت فتوکاتالیستی شکافت آب برای تولید هیدروژن استفاده کرد که موجب پدید آمدن یک راه نویدبخش برای تولید گاز هیدروژن میشود. از آن زمان به بعد دانشمندان و مهندسین به فتوکاتالیست TiO2 علاقه­ مند شدند که به طور قابل ملاحظه­ ای پیشرفت کرد. گذشته از این معلوم شد که TiO2 قادر است انواع گوناگونی از آلاینده­ ها را در آب و هوا تجزیه کند. از سوی دیگر در سال 1991 اُرِگان و گراتزل یک نوع جدید از سلول­های خورشیدی بر پایه­ی فتوالکترود TiO2 حساس شده به رنگدانه را اختراع کردند که DSSC یا DSC نامیده شد. این پدیده به علت پایداری، هزینه کم و انعطاف­پذیری، توجه زیادی را به خود جلب کرد. در این گونه کاربردهای سل فتوالکتروشیمیایی،TiO2 با مساحت سطح زیاد و تخلخل زیاد برای ایجاد بازده زیاد به کار می­رود. یک راه برای تحقق بخشیدن، استفاده از TiO2­ با اندازه ذرات کوچک مثلا نانو­ذرات است. راه دیگر، ساختن TiO2 مزوپروس است. #Watersplitting #photocatalyst #Fa #TiO2

اندازه گیري سطح فعال و حجم منافذ در نانومواد روش BET #BET #Fa

✅✅فوتوکاتالیستی✅✅ با توسعه صنعتی جهان، تقاضای روزافزون انرژی، محدود بودن و لزوم حفظ منابع سوختهای فسیلی برای نسلهای آینده و جلوگیری از خسارات زیست محیطی ناشی از سوختن آنها ،راهی جز استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر باقی نگذاشته است. در این بین هیدروژن بعنوان یك سوخت پاك می تواند بدلیل دارا بودن تمامی نیازها و خصوصیات یك حامل انرژی مناسب و پاك ، در درازمدت جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی باشد. هیدروژن از بالاترین میزان انرژی به ازای هر واحد جرم در مقایسه با سایر سوختها برخوردار است . در آینده یكی از جاذبه های مهم هیدروژن آن است كه در مناطق صعب العبور و دور دست با استفاده از روش الكترولیز آب كه انرژی مورد نیاز آن از انرژی خورشیدی تأمین می شود، هیدروژن تولید گردد . هیدروژن می تواند در كنار سیستمهای خورشیدی بعنوان حامل انرژی، امكان ذخیره سازی انرژی ودریافت بازده مناسب از این سیستمها را فراهم آورد. از زمانی که برای اولین بار هوندا و فوجی شیما تجزیه فتوکاتالیستی آب را در سال 1992 گزارش کردند، مطالعات زیادی روی مواد فتوکاتالیست انجام شده است. فتوکاتالیست ماده ای است که با جذب نور باعث ایجاد یک واکنش شیمیایی در محیط می شود. وقتی به یک سطح پوشیده شده از فتوکاتالیست پرتو UV برخورد می کند در اثر انرژی فوتون مواد آلی اطراف اکسید شده، تجزیه می گردند. به این ترتیب، گردوغبار و آلودگیهای آلی، مواد دارای بو و باکتری ها پاک می شوند و خاصیت خود تمیز کنی بسیار خوبی را بوجود می آورند. در سال های اخیر توجه زیادی به فتوکاتالیست ها شده است. فتوکاتالیست ها کاربرد های زیادی در حوزه محیط زیست و انرژی دارند. تا به امروز تحقیقات زیادی بر روی این مواد به منظور تبدیل انرژی خورشید به انرژی شیمیایی شده است. این تبدیل انرژی می تواند در قالب اکسایش یا کاهش مواد برای دست یافتن به مواد مفیدی مثل هیدروژن و هیدروکربن، و یا حذف آلودگی ها و باکتری ها از هوا، آب، سطوح و دیوار ها باشد. #Watersplitting #photocatalyst #Fa #TiO2

ترمودینامیک احیای الکتروشیمیایی CO2 #ترجمه #Reduction_of_CO2 #Fa #Section

📖 مروری بر آخرین پیشرفت های سلول های خورشیدی پلیمری #سل_خورشیدی #Fa

روشهاي تعیین اندازه ذرات #BET #Fa