Synthèse et caractérisation du plomb

Aug 10, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12531 (2023) Citer cet article

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Les structures métallo-organiques (MOF) sont une classe de matériaux poreux caractérisés par des liaisons robustes entre les ligands organiques et les ions métalliques. Les structures métallo-organiques (MOF) présentent des caractéristiques importantes telles qu'une porosité élevée, une surface étendue et une stabilité chimique exceptionnelle, à condition que les composants constitutifs soient méticuleusement sélectionnés. Une structure métal-organique (MOF) contenant du plomb et des ligands dérivés de l'acide 4-aminobenzoïque et du 2-carboxybenzaldéhyde a été synthétisée à l'aide de la méthodologie sonochimique. Les cristaux produits ont été soumis à diverses techniques analytiques telles que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), la diffraction des rayons X sur poudre (PXRD), la microscopie électronique à balayage (MEB), les rayons X à dispersion d'énergie (EDX), Brunauer-Emmett. –Teller (BET) et analyse thermique. L'analyse BET a donné des résultats indiquant une superficie de 1 304,27 m2 g−1. Le volume total des pores a été estimé à 2,13 cm3 g−1 avec une taille moyenne de pores de 4,61 nm, ce qui les rend très avantageux pour une large gamme d'applications pratiques. L'activité de l'électrode Pb-MOF modifiée a été utilisée pour des applications de division de l'eau. L'électrode a atteint la densité de courant de 50 mA cm−2 à un surpotentiel de − 0,6 V (vs. RHE) pour le dégagement d'hydrogène, et de 50 mA cm−2 à un surpotentiel de 1,7 V (vs. RHE) pour le dégagement d'oxygène.

La réaction de dégagement d'hydrogène (HER) est un processus qui produit de l'hydrogène gazeux à partir de l'eau en appliquant un courant électrique. L'hydrogène est un vecteur d'énergie propre et renouvelable qui peut être utilisé pour diverses applications, telles que les piles à combustible, la production d'électricité et la synthèse chimique1,2,3,4,5,6,7. HER réduit la dépendance aux combustibles fossiles, qui sont les principales sources d’émissions de gaz à effet de serre et de pollution atmosphérique8. En utilisant l'eau comme matière première, HER évite l'extraction et le transport de combustibles fossiles, qui ont des effets négatifs sur les écosystèmes et la santé humaine. De plus, HER permet l'intégration de sources d'énergie renouvelables, telles que le solaire et l'éolien, dans le système énergétique9. Les sources d'énergie renouvelables sont intermittentes et variables, ce qui pose des problèmes de stabilité et de stockage du réseau. En convertissant l’excédent d’électricité renouvelable en hydrogène10. HER peut équilibrer l’offre et la demande d’électricité et stocker l’énergie pour une utilisation ultérieure. De plus, HER soutient le développement d’une économie circulaire, elle peut utiliser les eaux usées ou l’eau de mer comme sources d’eau, réduisant ainsi la consommation d’eau douce et traitant les eaux usées. De plus, HER peut utiliser le dioxyde de carbone comme co-réactif pour produire des carburants synthétiques ou des produits chimiques, atténuant ainsi les émissions de carbone et créant des produits à valeur ajoutée11,12. Par conséquent, HER est une technologie prometteuse qui peut contribuer à la transition vers une société durable et à faibles émissions de carbone13.

Le processus électrocatalytique est considéré comme une technique essentielle largement utilisée dans diverses applications telles que les capteurs, les piles à combustible, les cellules solaires et les applications de séparation de l'eau14,15,16,17,18,19. L’une des stratégies prometteuses pour produire de l’hydrogène propre est la valorisation électrocatalytique de l’hydrogène (EHE), qui consiste à diviser les molécules d’eau en hydrogène et oxygène à l’aide d’un courant électrique. Cependant, l’EHE nécessite des catalyseurs efficaces et stables capables de faciliter la réaction à de faibles surpotentiels et à des densités de courant élevées20,21,22,23. L’intérêt considérable porté aux structures métallo-organiques (MOF) découle de leurs caractéristiques exceptionnelles, notamment une grande surface, une taille de pores réglable, un positionnement précis du métal et une structure cristalline bien organisée, comme indiqué dans la littérature24,25. Les matériaux MOF sont reconnus comme des catalyseurs électrochimiquement actifs largement utilisés dans des applications électrochimiques telles que les piles à combustible, les batteries au Li26,27,28, les supercondensateurs29,30,31 et la séparation de l'eau32,33. Ceci est conforme aux études antérieures34,35,36. L'utilisation du MOF comme substrat pour l'électrooxydation de l'urée s'est révélée efficace pour l'élimination de l'urée. Ceci est attribué à la vaste surface du substrat, à l'abondance de sites d'adsorption, à la capacité de transfert de charge efficace et à la cristallinité notable, comme l'ont documenté des études précédentes37,38,39,40.