دانلود مقالات ISI درباره شکافت آب + ترجمه فارسی

شکافت آب(به انگلیسی: Water splitting) عبارتی کلیست که به کلیه واکنش‌های شیمیایی که منجر به تجزیه مولکول آب به دو عنصر تشکیل دهنده آن یعنی اکسیژن و هیدروژن می‌شود، اطلاق می‌شود. با توجه به افزایش روز افزون استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، روش‌های زیادی برای تولید هیدروژن از آب ابداع شده است که از جمله آن‌ها الکترولیز آب یا استفاده از جلبک‌ها برای تجزیه آب است. شکافت آب با استفاده از نور و یک نیمه هادی یکی از روش های جدید تولید هیدروژن است که به علت سادگی و ارزانی امروزه توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این تحقیق، تولید فوتوکاتالیتیکی هیدروژن با استفاده از فوتوکاتالیست نانو ذره %wt)/TiO275/0)Pt در نور فرابنفش بررسی شد. این نانو ذره با استفاده از روش سل-ژل سنتز شده و نشاندن Pt به روش رسوب نوری (Photodeposition) انجام گردید. اثر پلاتین به عنوان کمک کاتالیست و متانول به عنوان ماده فدا شونده بر راندمان تولید هیدروژن بررسی شدند. این نانو ذره با استفاده از روش های XRD، DRS، ICP و جذب و واجذب نیتروژن تعیین مشخصات شد. نتایج آزمایشات فوتوکاتالیتیکی نشان می دهد که حضور پلاتین و متانول روی تولید هیدروژن اثر مثبت داشته اند. سرعت تولید هیدروژن توسط این نانو ذره نسبت به نمونه تجاری(P25) در همان شرایط مقایسه شد. سرعت تولید هیدروژن در مدت 3 ساعت تابش نور فرابنفش به 87 میلی لیتر در ساعت به ازاء 1 گرم فوتوکاتالیست رسید که نسبت به نمونه تجاری P25، 43 برابر است. به‌دلایل امنیتی و زیستی نیاز به یافتن جایگزین برای سوخت‌های فسیلی کاملاً مشهود است. هیدروژن یک منبع انرژی جایگزین مناسب و بالقوه برای سوخت‌های فسیلی به‌شمار می‌رود. در روش‌های معمول برای تهیه هیدروژن، مقدار زیادی گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن تولید می‌شود. استفاده از کاتالیزورهای نوری و نور خورشید روشی مطلوب برای شکافت آب (آب‌کافت) و تولید هیدروژن است. در این روش، آب به عنوان ماده اولیه و نور خورشید به عنوان منبع انرژی به‌کار می‌رود. تولید الکتروشیمیایی نوری هیدروژن به کاتالیزور نوری نیاز دارد که به‌طور همزمان دارای ویژگی‌های زیر باشد: دارای شکاف انرژی (Energy Gap) مناسب باشد. انرژی نوار رسانایی و نوار ظرفیت آن پتانسیل کاهش و اکسایش آب / هیدروژن و آب/ اکسیژن را دربر داشته باشد (سطح پایین نوار رسانایی باید منفی‌تر از پتانسیل کاهش H+/H2O و سطح بالای نوار ظرفیت باید مثبت‌تر از پتانسیل اکسایش O2/H2O باشد). انتقال بار در سطح مشترک مایع و کاتالیزور به‌سرعت انجام شود. سطح آن از نظر شیمیایی در محیط آبی و تحت تابش پایدار باشد. با توجه به خصوصیات فوق، تیتانیوم دی‌اکسید مناسب‌ترین کاتالیزور نوری برای شکافت آب است. تولید الکتروشیمیایی نوری هیدروژن ابتدا توسط فوجی شیما و هوندا در سال 1972 معرفی شد. آن‌ها از تیتانیوم دی‌اکسید به‌عنوان آند و از الکترود پلاتین به‌عنوان کاتد (الکترود شمارشگر) استفاده کردند. وقتی تیتانیوم دی‌اکسید تحت تأثیر نور فرابنفش قرار گرفت، ضمن جذب انرژی، جفت الکترون- حفره در آن ایجاد شد. الکترون‌های تولید شده در الکترود مقابل، سبب کاهش آب به هیدروژن شدند و حفره‌ها آب را به اکسیژن اکسید کردند