سنتز و شناسایی نانو کریستال اکسید کبالت دوپه شده بانئودیمیوم و یوروپیوم، مطالعه نانوذره سنتزی در واکنش تکاملی اکسیژن

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده شیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی شاهرود، سمنان، ایران

چکیده

  در مطالعه حاضر، شناسایی نانوذرات  Co3o4و دوپه نئودیمیوم و یوروپیوم روی کبالت اکسید ارائه شد. نانوذرات با استفاده از روش سنتز احتراقی، در دمای 700 درجه سانتی­گراد و  مدت 8 ساعت با استفاده از کمپلکسCo(acac)3  تهیه شدند. سپس، نانوذرات به وسیله طیف سنجی مادون قرمز (IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، اسپکتروسکوپی اشعه ایکس انرژی متفرق (EDS) و طیف سنجی بازتابشی انتشاری (DRS) شناسایی شدند. اثر افزایشی نئودیمیوم و یوروپیوم نیز با استفاده چرخه ولتامتری (CV) برای واکنش تکامل اکسیژن در محیط قلیایی  مورد مطالعه قرار گرفت. تجزیه و تحلیل فعالیت کاتالیزوری برای واکنش تکامل اکسیژن نشان داد که یوروپیوم باعث افزایش جریان تکامل اکسیژن شده است در حالیکه نئودنیوم در این مورد خاص روی Co3O4  اثری نگذاشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of Nd- and Eu-doped cobalt oxide nanocrystals; investigation of synthesized nanoparticles in oxygen evaluation process

نویسندگان [English]

  • Mehdi Salehi 1
  • Rahele Abdoos 2
  • Bahram Bahramian 2
1 Department of Chemistry, Semnan University, Semnan 35351-19111, Iran
2 Department of Chemistry, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

In this study, characterization of Co3O4 nanoparticle and Nd and Eu doped on the cobalt oxide were presented. Then, these nanoparticles were prepared by a combustion synthesis method for 8h at temperature 700 ºC using only complex Co(acac)3.Nanoparticles were characterized by infrared spectroscopy (IR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), elemental maps analysis, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and diffuse reflectance spectroscopy (DRS). The effect of neodymium and europium additive was also studied using cyclic voltammetry (CV) for the oxygen evolution reaction in an alkaline environment. Analysis of electrocatalytic activity for oxygen evolution reaction (OER) demonstrated that europium efficiency increased the oxygen evolution current. Meanwhile, neodymium has no effect on the properties of Co3O4 in this case.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cobalt oxide
  • (Co3O4) nanoparticles
  • Combustion Synthesis
  • Electrocatalytic activity
[1] K. M. Nam, Y. C. Choi, S. C. Jung, Y. I. Kim, M. R. Jo, S. H. Park, J. T. Park, Nanoscale. 4 (2012) 473.

[2] Y. Qi, N. Du, H. Zhang, X. Fan, Y. Yang, D.Yang, Nanoscale.4 (2012) 991.

 [3] Y. Sun, X. Hu, W. Luo, Y. Huang, J. Mater. Chem. 22 (2012) 13826.

 [4] L. Sun, H. Li, L. Ren, C. Hu, Solid State Sci. 11 (2009) 108.

 [5] N. A. Barakat, M. S. Khil, F. A. Sheikh, H. Y. Kim, J. Phys. Chem. C 112 (2008) 12225.

 [6] M. Salavati-Niasari, N. Mir, F. Davar, J. Phys. Chem. Solids. 70 (2009) 847.

[7] T. Mousavand, T. Naka, K. Sato, S. Ohara, M. Umetsu, S. Takami, T. Adschiri, Phys. Rev. B 79 (2009) 144411.

[8] T. He, D. Chen, X. Jiao, Y. Wang, Adv. Mater. 18 (2006) 1078.

[9] J. Park, X. Shen, G. Wang, Sens. Actuators B Chem. 136 (2009) 494.

 [10] D. Y. Kim, S. H. Ju, H. Y. Koo, S. K. Hong, Y. C. Kang, J. Alloys Compd. 417 (2006) 254.

 [11] Y. Xuan, R. Liu, Y. Q. Jia, Mater. Chem. Phys. 53 (1998) 256.

[12] N. N. Binitha, P. V. Suraja, Z. Yaakob, M. R. Resmi, P. P. Silija, J. sol-gel sci.tech..53 (2010) 466.

 [13] Y. Ni, X. Ge, Z. Zhang, H. Liu, Z. Zhu, Q. Ye, Mater. Res.Bull. 36 (2001) 2383.

 [14] Y. Jiang, Y. Wu, B. Xie, Y. Xie, Y. Qian, Mater. Chem. Phys. 74 (2002) 234.

 [15] H. Shao, Y. Huang, H. Lee, Y. J. Suh, C. O. Kim, Curr. Appl. Phys. 6 (2006) e195.

 [16] R. Garavaglia, C. M. Mari, S. Trasatti, Surf.technology .23 (1984) 41.

[17] T. N. Ramesh, J. Solid State Chem. 183 (2010) 1433.

[18] Q. Yuanchun, Z. Yanbao, W. Zhishen, Mater. Chem. Phys. 110 (2008) 457.

[19] G. Laugel, J. Arichi, H. Guerba, M. Moliere, A. Kiennemann, F. Garin, B. Louis, Catal. Lett.125 (2008) 14.

[20] Y. Qu, D. J. Masiel, N. N. Cheng, A. M. Sutherland, J. D. Carter, N. D. Browning, T. Guo, J. Colloid. Interface Sci. 321 (2008) 251.

[21] R. N. Singh, J. F. Koenig, G. Poillerat, P. Chartier, J.electroanal. chem.interfacial electrochem.314 (1991) 241.

[22] C. Cantalini, M. Post, D. Buso, M. Guglielmi, A. Martucci, Sens. Actuators B Chem.108 (2005) 184.

[23] W. Y. Li, L. N. Xu, J. Chen, Adv.Funct.Mater. 15 (2005) 851.

[24] H. Kim, D. W. Park, H. C. Woo, J. S. Chung, Applied Catalysis B: Environmental 19 (1998) 233.

[25] W. Y. Li, L. N. Xu, J. Chen, Adv. Funct.Mater.15 (2005) 851.

[26] T. Sugimoto, E. Matijević, J.Inorg. Nucl. Chem.41 (1979) 165.

[27] P. L. S. G. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarascon, Nature 407 (2000) 496.

[28] Y. Shan, L.Gao, Mater. Chem. Phys. 103 (2007) 206.

[29] B. Wang, Y. Wang, J. Park, H. Ahn, G. Wang, J. Alloys Compd. 509 (2011) 7778.

[30] T. Maruyama, S. Arai, J. Electronchem Soc. 143 (1996) 1383.

[31] Q. Yuanchun, Z. Yanbao, W. Zhishen, Mater. Chem. Phys. 110 (2008) 457.

[32] S. Noguchi, M. Mizuhashi, Thin Solid Films 77 (1981) 99.

 [33] S. Lian, E. Wang, L.Gao, L. Xu, Mater. Lett. 61 (2007) 3893.

[34] Y. Wang, C. M. Yang, W. Schmidt, B. Spliethoff, E. Bill, F. Schüth, Adv. Mater. 17 (2005) 53.

[35] C. Liu, B. Zou, A. J. Rondinone, Z. J. Zhang, J. Am.Chem. Soc.123 (2001) 4344.

[36] M. H. Huang, Y. Wu, H. Feick, N. Tran, E. Weber, P. Yang, Adv. Mat.13 (2001) 113.

[37] B. Kim, S. L. Tripp, A. Wei, J. Am.Chem. Soc.123 (2001) 7955.

[38] B. Liu, H. C. Zeng, J.American ChemSoci. 126 (2004) 8124.

[39] J. J. Teo, Y. Chang, H. C. Zeng, Langmuir 22 (2006) 7369.

[40] W. E. Spear, D. S. Tannhauser, Physical Review B 7 (1973) 831.

[41] H. K. Lin, H. C. Chiu, H. C. Tsai, S. H. Chien, C. B. Wang, Catal.lett.88 (2003) 169.

[42] Gadsden, J. A. Infrared spectra of minerals and related inorganic compounds. Butterworths, 1975.

[43] Y. Chen, Y. Zhang, S. Fu, Mater. Lett. 61 (2007) 701.

[44] T. Ozkaya, A. Baykal, M. S. Toprak, Y. Koseoğlu, Z. Durmuş, J. Magn. Magn. Mater. 321 (2009) 2145.

[45] K. T. Wong, J. M. Lehn, S. M. Peng, G. H. Lee, Chem Communications. 22 (2000) 2259.

[46] J. A. Ramsden, W. Weng, A. M. Arif, J. A. Gladysz, J. Am.Chem. Soc. 114 (1992) 5890.

[47] W. Weng, J. A. Ramsden, A. M. Arif, J. A. Gladysz, J. Am.Chem. Soc. 115 (1993) 3824.

[48] N. Le Narvor, L. Toupet, C. Lapinte, J. Am.Chem. Soc. 117 (1995) 7129.