Urea-assisted water electrolysis in an alkaline environment effectively treats urine-rich wastewater and prevents the release of ammonia gas and nitrate pollution into groundwater and drinking water; these contaminants typically result from the discharge of untreated urea into rivers and lakes. On the other hand, Urea-assisted water electrolysis is an efficient method for electrochemically producing hydrogen from water, while simultaneously cleans urea-polluted water. During this process, urea is oxidized at the anode to produce N? and CO?, while pure hydrogen is produced at the cathode and can be easily collected as a valuable green fuel. Compared to conventional water splitting, this method requires 70% less thermodynamic energy to produce H?. Expanding this technology to industrial applications, such as treatment of wastewater plants and farms, could prevent health problems and costs associated with toxic gas emissions, and contribute to the emerging hydrogen economy. In this thesis, two nickel-based bifunctional catalysts were synthesized, and their feasibility for use in the urea oxidation reaction (UOR) and hydrogen evolution reaction (HER) was investigated due to their superior electrocatalytic performance. In Chapter 1, an introduction to Urea-assisted water electrolysis and its importance is provided. In Chapter 2, a cerium-nickel bimetallic metal-organic framework (NiCe-MOF) was synthesized on nickel foam (NF) via a solvothermal method to enhance its conductivity and electrochemical properties. The prepared nanocomposite was characterized using various techniques, including X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and Field emission scanning electron microscope (FESEM). The structure of NiCe-MOF/NF was thereby determined. The electrocatalytic performance of the modified electrode toward UOR in an alkaline solution containing 0.5 M urea was evaluated using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and other electrochemical methods. Compared to stepwise-modified electrodes, the urea oxidation current on NiCe-MOF/NF was substantially increased and exhibited high stability after 200 potential cycles between 0.0 and +0.8 V. Furthermore, chronopotentiometry (CP) performed at a constant current density of 20 mA cm?² showed a very small potential drop for NiCe-MOF/NF over 20 h, confirming its excellent stability. On the other hand, linear sweep voltammetry (LSV) studies showed excellent electrocatalytic performance towards HER (in KOH, 1 M), with an overpotential of 145 mV at a current density of 10 mA cm?². Furthermore, CP stability tests demonstrated good stability of the proposed catalyst during 20 h of HER operation. The fabricated two-electrode cell, consisting of (-)NiCe-MOF/NF?NiCe-MOF/NF(+), required only 2.22 V to reach a current density of 100 mA cm?² and exhibited excellent stability, with just a slight voltage drop after 20 h of Urea-assisted water electrolysis. The superior electrochemical performance toward urea oxidation and hydrogen evolution was attributed to the effective synergy between nickel and cerium within the MOF structure. In Chapter 3, a chalcogenide was employed in the preparation of an efficient bifunctional electrocatalyst for H2

   در کار تحقیقاتی حاضر، برای شروع از یک روش تهیه سبز جهت سنتز نانوذرات نقره به روش گرما آبی[1] با استفاده از مواد طبیعی پوست تازه و سبز گردو، پیاز و توت بهره گرفته شد. میانگین اندازه قطر نانوذرات نقره از طریق میکروسکوپ الکترونی عبوری[2] حدود 16 تا 22 نانومتر برآورد شد. در کار اول از نانوذرات نقره ساخته شده برای شناسایی انواع آب با منشا متفاوت استفاده شد. بر این اساس با بهره گیری از روش پردازش تصویر بر مبنای تغییر رنگ محلول نانوذرات نقره بعد از اضافه کردن آب های مختلف به آن پیشنهاد شد. برای انجام آزمایش ها از صفحه دارای بشقابک استفاده شد که در نهایت توسط دوربین تلفن همراه از بشقابک ها عکس تهیه کرده و از عکس ها توسط نرم افزار image analyzer، RGB گرفته سپس از داده های RGB برای تجزیه تحلیل نمونه ها استفاده شد. بر اساس این روش صحت داده های به دست آمده برای نمونه های آب71.7 درصد به دست آمد. در کار دوم با استفاده ازکمومتری و طراحی حسگر رنگ سنجی بر اساس نانوذرات نقره روشی برای تشخیص درصد اتانول در مخلوط آب – اتانول ارائه شد. در این کار نیز با استفاده از بشقابک ها و تهیه تصاویر از آنها و تحلیل داده های RGB ترکیب درصد نمونه های مجهول از مخلوط آب – اتانول شناسایی گردید. [1] Hydrothermal [2] TEM

  سرطانسینه یکی از جدی ترین تهدیدها برای سلامت زنان است.  درحال حاضر، روش های استاندارد برای درمان سرطان از جمله، شیمی درمانی و رادیوتراپیاغلب در درمان سرطان به دلیل عوارض جانبی که در بافت ها و دیگر اندام های طبیعی ایجاد میکنند، روش های چندان مناسبی نبوده و اغلب موفق نیستند. در سال‌های اخیر، استفاده از علم نانوتکنولوژی حامل های مختلفی، طراحی وسنتز شده‌اند تا بتوانند ماده موثر را به طور اختصاصی به سلول‌های تومور انتقالدهند. نانو حامل های مبتنی بر پلیمرهای زیستی از جمله نانو حامل های پروتئینی بهدلیل سمیت کم و زیست سازگاری و تجزیه پذیری و همچنین امکان اصلاحات ساختاری که دارنداز جایگاه ویژه ای در تحقیقات برخوردار   هستند. سریسین

  حجم زیادی از فاضلاب روغنی را، پساب هاینفتی تولید می کنند.   پساب های نفتی اگرچه حجم کمی دارند اما آلودگیبسیار ایجاد می کنند. دفعپساب های روغنی که از نظر زیست محیطی قابل قبول باشد، یک چالش فعلی برای صنعت نفتمی باشد. دراین تحقیق، نتایج مطالعات تجربیتصفیه پساب پالایشگاه کرمانشاه با استفاده از غشا اولترافیلتراسیون اصلاح شده باچارچوب آلی-فلزی (MOF)از نوع TMU-5 به میزان غلظت 0.1 درصد وزنی ارائه شده است. برای اندازه گیری میزان تخلخل حفره ها و منافذ غشا، ازتکنیک عکسبرداری   میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)و برای اندازه گیری زبری سطح غشا از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)استفاده شده است. نسبت بازیابی شار به میزان قابل توجهیبالا بود و راندمان حذف TSS و Oil &Grease، 100% درصد بود.

کمبود منابع انرژی و آلودگی های ناشی از مصرف سوخت های فسیلی،دانشمندان را به دنبال جایگزین‌های پاک‌تر سوق داده است. پیل سوختی میکروبی (MFC)به عنوان یکی از سیستم های بیوالکتروشیمیایی، به دلیل تولید انرژی و تصفیه همزمانفاضلاب، مورد توجه محققین قرار گرفته است. غشاهای تبادل پروتون نقش حیاتی درعملکرد MFC دارند. اصلاحآنها می تواند منجر به بهبود عملکرد MFC و تولید برقشود. در مطالعه حاضر، از پلی اتر سولفون سولفونه شده (SPES)به عنوان ماتریس پلیمری استفاده و نانوذرات در سه درصد وزنی (?.? و ?.? و ?) در آنقرار گرفته و نتایج مقایسه شدند. در کار اول، از بتا سیکلودکسترین (CD)و   بتا سیکلودکسترین سولفونه (SCD)به عنوان نانوذرات استفاده شد. در کار دوم از هیدروکسید دوگانه لایه ای نیکل-کروم(LDH) استفاده شد کهتوسط سولفانیلامید عامل دار شده و(FLDH) بدست آمد. درنهایت، در کار سوم نیز ترکیبی از SCD و LDHبه عنوان نانوذره SCDFLDH استفاده شد.بررسی نانوذرات و غشاهای ساخته شده توسط آنالیزهای مختلفی از جمله FTIR , SEM , EDX , WU , WCA   و... انجام شد. عملکرد سیستمنیز توسط متغیرهایی از جمله   بازده کلمبیکو توان تولیدی بررسی شد. مشاهده شد که اصلاح غشای SPESتوسط این نانوذرات به دلیل ساختار آن ها و گروه های عاملی فراوان منجر به بهبود ویژگیهای غشا از جمله آبدوستی و هدایت پروتون شد. در نهایت، با مقایسه نتایج در هر یکاز کارها، غشایی که عملکرد مطلوب تری از خود نشان داد معرفی شد که به ترتیب SPES/S?CD 0.5% در کار اول و SPES/FLDH 0.5%و 0.5% SCDFLDH در کار دوم وسوم بودند. در مجموع نیزغشای 0.5% SCDFLDH بهترین عملکردرا داشت. این نتیجه با بررسی طولانی مدت عملکرد غشای مذکور در MFCتایید شد که توان تولیدی 7.122 W/m2 بدست آمد. درنتیجه، غشاهای فوق میتوانند به طور موثر در MFCها برای تولید برق و تصفیه فاضلاب اعمال شوند.کمبود منابع انرژی و آلودگی های ناشی از مصرف سوخت های فسیلیمنجر شده است که دانشمندان به دنبال راه های جایگزین پاک تر باشند. MFCبه عنوان یکی از سیستم های بیوالکتروشیمیایی، به دلیل تولید انرژی و تصفیه همزمانفاضلاب، توجه محققان را به خود جلب کرده است. مطالعه حاضر با هدف اصلاح غشای تبادلپروتون توسط نانوذرات و بررسی عملکرد آن ها در پیل سوختی میکروبی انجام شده است.در تمامی کارها از پلی اتر سولفون سولفونه شده (SPES)به عنوان ماتریس پلیمری استفاده و نانوذرات در سه درصد وزنی (?.? و ?.? و ?) در آنقرار گرفته و نتایج مقایسه شدند. در کار اول، از بتا سیکلودکسترین (CD)و   بتا سیکلودکسترین سولفونه (SCD)به عنوان نانوذرات استفاده شد. در کار دوم از هیدروکسید دوگانه لایه ای نیکل-کروم(LDH) استفاده شد کهتوسط سولفانیلامید عامل دار شده و(FLDH) بدست آمد. درنهایت، در کار سوم نیز ترکیبی از SCD و LDHبه عنوان نانوذره SCDFLDH استفاده شد.بررسی نانوذرات و غشاهای ساخته شده توسط آنالیزهای مختلفی از جمله FTIR , SEM , EDX , WU , WCA   و... انجام شد. عملکرد سیستمنیز توسط متغیرهایی از جمله   بازده کلمبیکو توان تولیدی بررسی شد. مشاهده شد که اصلاح غشای SPESتوسط این نانوذرات به دلیل ساختار آن ها و گروه های عاملی فراوان منجر به بهبود ویژگیهای غشا از جمله آبدوستی و هدایت پروتون شد. در نهایت، با مقایسه نتایج در هر یکاز کارها، غشایی که عملکرد مطلوب تری از خود نشان داد معرفی شد که به ترتیب SPES/S?CD 0.5% در کار اول و SPES/FLDH 0.5%و 0.5% SCDFLDH در کار دوم وسوم بودند. در مجموع نیزغشای 0.5% SCDFLDH بهترین عملکردرا داشت. این نتیجه با بررسی طولانی مدت عملکرد غشای مذکور در MFCتایید شد که توان تولیدی 7.122 W/m2 بدست آمد. درنتیجه، غشاهای فوق میتوانند گزینه مناسبی برای کاربرد در پیل های سوختی میکروبیباشند.  

در این پایان نامه طراحی و آماده سازی یک فوتوکاتالیست جدید بر پایه ی پلیمر پلی متیل هیدرو سیلوکسان (PMHS) گزارش شده است. برای بررسی آماده سازی صحیح PMHS-PEG-xT-PW روش های شناسایی مختلفی شاملFTIR ، XRD، FESEM، UV-Vis DRS، EDX،   Lو EIS مورد استفاده قرار گرفته است. فوتوکاتالیست تهیه شده برای تخریب فوتوکاتالیستی رنگ Rhodamin B (RhB) تحت تابش منبع نور مرئی مورد استفاده قرار گرفته و همچنین کارایی کاتالیست تحت تابش نور خورشید آزمایش شده است. برای مطالعه ی کارایی این تحقیق در تخریب نوری RhB، تاثیر پارامتر های تعیین کننده ی مختلف مانند زمان نوردهی، بارگذاری کاتالیست، غلظت RhB، pH محلول، قابلیت استفاده مجدد کاتالیست و آزمایش رباینده ها مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های تله اندازی نشان می دهند گونه های O2•- و 1O2 تولید شده توسط نور گونه های اصلی فعال در فرآیند فوتوکاتالیستی هستند. همچنین فعالیت نوری PMHS-PEG-xT-PW پوشانده شده روی شیشه در تخریب نوری RhB مورد بررسی قرار گرفته که حدود نود درصد حذف رنگ پس از چهار ساعت را نشان داد. بنابراین فوتوکاتالیست معرفی شده فعالیت بسیار خوبی را در حالت سوسپانسیون و تثبیت شده روی بستر در راکتور نشان می دهد. این پلیمر با پایه معدنی نه تنها میتواند محدوده ی جذب طول موج TiO2 را گسترش دهد بلکه میتواند در نتیجه طول عمر الکترون و حفره ی برانگیخته را همراه با ویسکوزیته مناسب برای قالب ریزی افزایش دهد که همچنین قابلیت فوتوکاتالیستی فوتوکاتالیست را در حالت تثبیت شده روی بستر در راکتور بهبود می بخشد. پایداری و قابلیت تولید مجدد پوسته ی پوشانده شده مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقاومت انتقال بار همچنین در مقایسه با TiO2 ساده کاهش پیدا کرده است که توسط نمودار های Nyquist و Bode به اثبات رسیده است.   

نقاط کوانتومی نانو کریستال های شبه رسانایی هستند که امکان سنتز در اندازه های مختلف را دارند.داشتن خواصی مثل امکان تولید نور،بازده کوانتومی بالا همراه با فلورسانس پایدار امکان استفاده از آن ها را در کاربرد هایی مثل تولید روشنایی،سل های فتوولتاییک،اندازه گیری و عکس برداری زیستی را فراهم میکند. در این مطالعه شرایطی برای قرار دادن پوسته ی   ZnS   روی نقاط کوانتومی CdTe فراهم شده است.این امر باعث افزایش فلورسانس و پایداری نقاط کوانتومی میشود. نقاط کوانتومی هسته/پوسته   CdTe/Z     پایدار شده با مرکاپتوپروپیونیک اسید(MPA )   به طور موفقیت امیزی با استفاده از روش های هیدروترمال در محیط آبی سنتز شده است.این نقاط کوانتومی نسبت به نقاط کوانتومی مرسوم که به دلیل سمی بودن دارای محدودیت در کاربرد های بیولوژیک هستند توسعه یافته است.با توجه به نتایج ازمایشگاهی   میزان نشر نقاط کوانتومی سنتز شده در اثر افزودن رنگ نوترال رد در غاظت های مختلف به طور محسوسی کاهش میابد.با توجه به محاسبات انجام شده و رابطه ی استرن-ولمر مکانیسم پیشنهادی برای خاموشی نتاط کوانتومی هسته/پوسته   CdTe/Z   خاموشی داینامیک است .در بخش دوم کار در اثر افزودن ناپروکسن به دلیل تشکیل کمپلکس بین نوترال رد و ناپروکسن رنگ نوترال رد به خوبی از طح کوانتوم دات جدا میشود و باعث بازیابی دوباره فلورسانس کوانتوم دات میشود.حداقل غلظت اندازه گیری شده برای ناپروکس با استفاده از این روش   5.12×10-6mol.l-1    است.برهمکنش بین نقاط کوانتومی و نوترال رد و ناپروکسن باعث ایجاد یک سطح جامد برای کنترول بازیابی فلورسانس نقاط کوانتومی میشود  

سنتز ، خصوصیات و کاربرد نانوذرات بومیت مغناطیسی  

پایان نامه ارشد(6واحدی)