در تحقیق حاضر به وسیله تغییر غلظت ماده فعال سطحی پلی وینیل پیرولیدون( pvp) مورفولوژیهای مختلف از سرب دی اکسید سنتز شد و تاثیر pvp بر روی مورفولوژی، اندازه و به ویژه خواص الکتروشیمیایی الکترود سرب دی اکسید مورد بررسی قرار گرفت. ترسیب الکتروشیمیایی سرب دی اکسید در حضور درصدهای مختلفی از pvp تحت چگالی جریان ثابت10 ma.cm?2 روی بستر تیتانیومی از محلولی شامل غلظت های مشخصی از pb(no3)2 ، naf در hclo4 انجام شد. مورفولوفوژی , توزیع نسبی فازها و ترکیب فازی به وسیله تصویر برداری با میکروسکپ الکترونی(sem) ، میکروسکپ نیروی اتمی (afm)و پراش اشعه ایکس (xrd) تعیین شدند. رفتار الکتروشیمیایی نمونه ها با آزمایش های ولتامتری چرخه ای(cv) ، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(eis) بررسی شد. نمونه های سنتزشدهبا مورفولوژی های مختلف به عنوان قطب مثبت در باتری سرب اسید استفاده شدند و ظرفیت آنها با آزمایش های شارژ-دشارژ با جریان ثابت مورد بررسی قرار گرفت. براساس تصاویر میکروسکپ الکترونی مشخص شدکه مورفولوژی و اندازه ذرات سرب دی اکسید به شدت به غلظتpvp وابسته می باشد. میانگین اندازه ذرات نمونه بهینه( سرب دی اکسید سنتز شده در حضور 3 درصدpvp) با استفاده از فرمول دبای-شرر و همچنین با استفاده از تصاویر sem تعیین شد و به ترتیب4/19 و 7/33 نانومتر بدست آمد. طیف های پراش اشعه ایکسنشان دادندکه همه نمونه ها محتوای هر دو فاز ? و ?-pbo2 با درصدهای مختلف این دو فازمیباشند. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(eis) نشان دادکه مقاومت انتقال بارمربوط به فرآیند تبدیل سرب(+2) به سرب(+4) در نمونه در عدم حضور pvpبا نمونه ها در حضورآن به شدت تغییر میکند. آزمایش های شارژ-دشارژ نمونه سنتز شده در حضور 3درصد pvpبالاترین ظرفیت را نشان داد که به دلیل داشتن اندازه ذرات ریزتر و افزایش سطح فعال واکنش می باشد.

این پژوهش به اکسید اسیون متانول در محیط قلیایی می پردازد. برای این منظور ابتدا ترسیب ذرات نیکل، پلاتین و نیکل – پلاتین بر روی زیر لایه کاغذ کربنی به روش آبکاری به شیوه ی جریان مستقیم استفاده شد. در ادامه مورفولوژی پوشش های ذرات فلزی بر روی کاغذ کربنی از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی و مطالعه شد. سپس خواص کاتالیستی الکترودها ی حاصل در اکسیداسیون متانول با استفاده از روشهای الکتروشیمیایی همچون ولتامتری چرخه ای–کرونوآمپرومتری و امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. نتایج تحقیقات نشان داد الکترود ni-pt/carbon paper از فعالیت کاتالیستی بیشتری در مقایسه با الکترودهای ni/ carbon paper و pt/carbon paper برخوردار است. همچنین می توان به صرف هزینه کمتر درتهیه ی الکترود ni-pt/carbon paper با توجه به مصرف کمتر پلاتین در ساخت آن، اشاره کرد. بنابراین الکترود ni-pt/carbon paper کاندیدای مناسبی به عنوان آند برای پیل-های سوختی متانولی مستقیم به شمار می رود.

در این رساله، نانوساختارهای اکسید مس با مورفولوژی‏های مختلف (کروی، میله‏ای و ذره‏ای) به کمک امواج فراصوت و با کنترل پارامترهای واکنش نظیر نسبت مولی مواد واکنش دهنده، مدت زمان اعمال امواج فراصوت، دمای واکنش و دمای پخت سنتز شدند. ساختار نمونه‏های سنتز شده از طریق طیف سنجی پراش اشعه ایکس (xrd) و آنالیز گرماوزن سنجی (tga) مورد مطالعه قرار گرفت و مورفولوژی نمونه‏ها با تکنیک میکروسکپ الکترونی روبشی (fesem) بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی این نانوساختارها با روش ولتامتری چرخه‏ای (cv) در سرعت روبش‏های مختلف انجام و ظرفیت ویژه نمونه‏ها محاسبه شد. بر اساس نتایج، رفتار الکتروشیمیایی و شبه خازنی اکسید مس به طور معنی داری با تغییر مورفولوژی تغییر می‏کند. در ادامه با هدف بهبود کارایی و ظرفیت ویژه اکسید مس، کامپوزیتی از این اکسید فلزی با گرافن اکسید سنتز شد و ساختار آن با روش‏های xrd، رامان، ftir، edx و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) مطالعه شد. از fesem و میکروسکپ الکترونی عبوری (tem) نیز برای شناسایی مورفولوژی نمونه‏ها بهره گرفته شد. رفتار الکتروشیمیایی این کامپوزیت با روش‏های cv، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) و شارژ-دشارژ در جریان‏های ثابت (cp) به عنوان ماده فعال ابرخازنی بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل، ظرفیت نمونه کامپوزیت در چگالی جریان ma/g 100 دو برابر اکسید مس و گرافن اکسید به دست آمد (f/g 245). همچنین بررسی عمر چرخه‏ای سیستم طی 1000 چرخه متوالی نشان دهنده 79% ماندگاری ظرفیت بود. در بخش بعد، نانوساختارهای اکسید دو فلزی cuco2o4 سنتز و ساختار و مورفولوژی آن‏ها با xrd، edx و fesem مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه رفتار الکتروشیمیایی این ترکیب به روش cv، eis و cp نشان دهنده رفتار بسیار خوب این ترکیب به عنوان ماده‏ای جدید برای کاربرد در ابرخازن‏ها است. ظرفیت ویژه cuco2o4 در چگالی جریان ma/g 1000 برابر با f/g 338 به دست آمد. همچنین توان ویژه این سیستم برابر با kw/kg 105/22 به دست آمد که نشان دهنده توان بالای آن است. مطالعات عمر چرخه‏ای طی 5000 چرخه در چگالی جریان‏های مختلف نیز حاکی از پایداری بسیار مناسب نانوساختارهای cuco2o4 در چرخه‏های متوالی شارژ-دشارژ است.

در کار حاضر، دو کامپوزیت اکسید نیکل منگنز (nmo) با دو آلو تروپ کربنی، گرافیت (nmo/gr) و گرافن اکسید (nmo/go) به روش تجزیه حرارتی و جذب الکترواستاتیک سنتز شد. ساختار این کامپوزیت‏ها از طریق xrd بررسی شد. شناشایی بیشتر کامپوزیت اکسید نیکل منگنز و گرافن به وسیله طیف رامان نیز مورد مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی کامپوزیت (nmo/gr) از طریق fesemو برای نمونه کامپوزیت nmo/gr از آن tem گرفته شد. مطالعات الکتروشیمیایی این مواد به‏ وسیله ولتامتری چرخه‏ای (cv) در سرعت روبش‏های مختلف انجام و ظرفیت و کارایی سیستم ها به‏وسیله منحنی های شارژ و دشارژ وعمر چرخه ایی به ‏دست آمد و سپس با اکسید نیکل منگنز (nmo) مقایسه شد. مشاهده شد که عملکرد این ماده با کامپوزیت‏شدن ارتقا پیدا می کند و عملکرد این کامپوزیت ها به نوع آلوتروپ کربنی به کار رفته وابسته است. بر‏اساس نتایج حاصل، ظرفیت چهار نمونه شامل nmo، ترکیب 50% آن با گرافیت nmo-gr))، ترکیب 50% کامپوزیت nmo/g با گرافیت و ترکیب 50% کامپوزیت nmo/gr با 50% گرافیتدر چگالی جریان a/g1 به ترتیب 70، 170، 237 وf/g 285 بود. مطالعات عمر چرخه‏ای طی 4000 چرخه در چگالی جریان‏های مختلف برای نمونه ها انجام گرفت که در اینجا هم عملکرد این کامپوزیت نسبت به نمونه های دیگر قابل ملاحظه بود و حاکی از پایداری بسیار مناسب این کامپوزیت در چرخه های متوالی شارژ و دشارژ بود.

امروزه ساخت باتری ها بعنوان یکی ازمنابع تولید و ذخیره انرژی الکتریکی دارای اهمیت می باشند. باتری ها ی فلز – هوا نیز با قابلیت هایی که دارند مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان باتری های روی – هوا اهمیت بیشتری دارد. یکی از بخش های مهم در باتری روی- هوا کاتد هوا می باشد. اهداف این پایان نامه بررسی امکان استفاده از الکترود گازی نفوذی در باتری روی هوا و نیز یافتن کاتالیست مناسب برای واکنش مورد نظر می باشد. در این نوع از کاتدها واکنش کاهش اکسیژن در محیط قلیایی انجام می گیرد. خوشبختانه واکنش کاهش اکسیژن در محیط قلیایی سرعت بالایی دارد و ما را از مصرف کاتالیست های گران قیمت مانند پلاتین بی نیاز می کند . فعالیت انجام شده در این پایان نامه شامل سه بخش می باشد.بخش اول تهیه نانو ذرات منگنز دی اکسید است در این مرحله با استفاده از یک واکنش شیمیایی منگنز دی اکسید تهیه و با کنترل شرایط از رشد ذرات جلوگیری شد . در مرحله بعد الکترودهای گازی نفوذی با استفاده از کاتالیست های منگنز دی اکسید، نانو ذرات منگنز دی اکسید و پودر نیکل ساخته و بهینه شد و بررسی های الکتروشیمیایی روی آنها انجام گرفت و درصد جرمی کاتالیست ها بهینه شد. در نهایت چند نمونه آزمایشگاهی از باتری روی هوا ساخته و با استفاده از کرنو پتانسیومتری ظرفیت باطری ها اندازه گیری شد و امکان استفاده از الکترود گازی نفوذی و اثر کاتالست های انتخاب شده بر کارایی باتری روی هوا مورد مطالعه قرارگرفت. بطور مختصر می توان به برخی نتایج اشاره کرد.با استفاده تکنیک های پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی به ترتیب ماهیت و اندازه نانوذرات منگنز دی اکسید مشخص شد.در روشهای الکتروشیمی الکترودهایی که از منگنز دی اکسید تجاری استفاده شده کارایی بهتری از خود نشان داد . آزمایشهای انجام شده روی باتری ها هم کارایی بهتر کاتالیست منگنز دی اکسید تجاری را تایید کرد.

امروزه، مصرف نانو و میکروذرات اکسید منگنز(mno2) در صنعت، داروشناسی و پزشکی گسترش قابل توجهی یافته است. در این پژوهش، توزیع و پاکسازی منگنز در بافت های مغز و نخاع با بافت ماهیچه ای در موش های بزرگ آزمایشگاهی بدنبال تجویز دو شکل نانو و میکروذره به صورت تک تجویز زیر جلدی مقایسه شد. تغییر در افزایش وزن بدن و آستانه حس درد در موش های بعنوان یک نتیجه از آسیب شناسی عصبی این ذرات بر عملکرد سیستم اعصاب مرکزی در طی مورد ارزیابی واقع شد. مواد و روش ها: موش ها به گروه های کنترل و آزمون تقسیم شدند. هر یک از دو گروه آزمون به ترتیب مورد تزریق تک دوز (100میکروگرم) محلول نانو و میکروذره اکسید منگنز قرار گرفتند. آستانه درد حاد موش توسط روش غوطه ور ساختن دم موش ها در آب گرم و تغییرات وزن آنها هر دو هفته یکبار بمدت 8 هفته ثبت شد. نمونه های از بافت مغز، نخاع و ماهیچه موش ها در طی این هفته تهیه شد. سطح منگنز در این بافت به روش inductively coupled plasma توسط اسپکتروسکوپی جرمی تعیین شد. نتایج: ذرات در هر دو اندازه از سدخونی-مغزی عبور می کنند. منگنز موجود در بافت نخاعی در هر دو گروه برخلاف بافت مغزی پس از 8هفته کاملا از این بافت پاکسازی می شود. پاکسازی منگنز از بافت ماهیچه در هر دو گروه در طول این مدت کامل نیست. افزایش وزن موش ها در هر دو گروه در مقایسه با گروه کنترل آهسته تر است. موش ها در گروه میکروذره یک بی دردی پیشرونده معنی دار(05/0> p) را نشان می دهند. موش ها در گروه نانوذره در 4هفته اول پردردی و در طی بقیه هفته ها بی دردی از خود نشان دادند(05/0> p). تغییر در اندازه ذرات mno2 بر توزیع و پاکسازی منگنز از سیستم اعصاب مرکزی تاثیر می گذارد. اثر ذرات بر متابولیسم کل بدن با تغییر در اندازه این ذرات نیز ارتباط دارد. سرانجام، مقایسه پاسخ های موش ها به درد در گروه دریافت کننده ذرات دال بر این است که مکانیسم های نورولوژیک متاثر شده توسط این ذرات با اندازه آنها در طی زمان پس از تجویز تغییر پیدا می کنند.

یکی از انواع مولدهای انرژی که در مجموعه پیل سوختی قرارمی گیرند، شبه پیل سوختی ها هستند که الکترودهای گازی نفوذی یکی از مهمترین اجزاء در این سامانه محسوب می شوند. یکی از راه های افزایش کارایی الکترودها، ارائه و بهینه کردن الکتروکاتالیست است که برای نیل به آن روش های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است. هدف پروژه حاضر، تهیه و بهینه کردن و ساخت الکترود گازی نفوذی با استفاده از ترکیب های نیکل منگنز اکسید و کبالت آلومینیوم اکسید و بررسی رفتار آن ها در باتری روی - هوا است. از این ترکیبات در مخلوطی از مواد مورد استفاده به منظور بررسی کاهش و اکسایش به ترتیب گاز اکسیژن و یون هیدروکسید استفاده شد. بهینه شدن این مخلوط با درصد 5/12 برای این ترکیب حاصل گشت، از سوی دیگر مقایسه هایی بین سرعت کاهش اکسیژن و اکسایش یون هیدروکسید این ترکیب با ترکیبات دارای یون های سازنده و برخی ترکیبات دیگر انجام گرفت. مقایسه های ذکر شده بر اساس آزمایش ها و نتایج مبتنی بر ولتامتری چرخه ای، اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی و ولتامتری با روبش خطی که هدف نهایی کاربرد این ترکیبات در باتری های ساخته شده بود. نتایج بدست آمده نشان داد که این مواد تا حدی قابلیت شارژ در باتری را ایجاد می کنند. از سوی دیگر مخلوط فیزیکی هر ترکیب از نیکل منگنز اکسید باکبالت آلومینیوم اکسید که با نسبت برابر میزان بهینه همراه بود، بخش اکسایش را تقویت کرد و درمجموع ترکیبات نیکل منگنز اکسید با توجه به زمان شارژ و میزان دشارژ نقش مناسبی از خود بروز دادند.