Morphology- Controlled Synthesis of Zinc Layered Double Hydroxide for Electrocatalytic CO2 Reduction. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS_Thesis-Omer Taialla(Final Draft).pdf Restricted to Repository staff only until 7 January 2025. Download (10MB)

Arabic Abstract

إن الزيادة في انبعاث ثاني أكسيد الكربون البشري قد أثرت بشكل كبير وضار على نظمنا البيئية. الاختزال الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون هو واحد من البدائل الناشئة لتخفيف تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتحقيق حالة محايدة للكربون وذلك بشكل رئيسي بسبب قدرة هذه الطريقة على استخدام مصادر الطاقة المتجددة بكفاءة. ومع ذلك، يعاني حاليًا من كفاءة منخفضة وانتقائية غير كافية. لذلك، هناك حاجة ملحة إلى عامل حفاز كهربائي فعال يمكنه تعزيز اختيارية النواتج المرغوبة وتحسين كفاءة العملية. في هذه الدراسة، تم دراسة النشاط الكهروكاتاليتي لطبقة زنك المزدوجة المائية المدرجة بالكلور ودراستها في الاختزال الالكتروكيميائي لغاز ثاني أوكسيد الكربون باستخدام ثنائي كربونات البوتاسيوم المشبعة يغاز ثاني أوكسيد الكربون ككهروليت لتقييم القدرة الكهروكاتاليتية للمحفزات على اختزال ثاني أوكسيد الكربون الي مركبات اخري ذات فائدة أعلي وتأثير إيجابي على البيئة. تم تخليق المحفزات بثلاثة أنواع مختلفة من الهيدروكسيدات لدراسة تأثيرها أيضا على شكل المحفز الخارجي واضافه كاتيونات مختلفة لزيادة كفائه العامل الحفاز في اختزال ثاني أوكسيد الكربون. أظهرت العوامل المحفزة المحضرة كفاءات مختلفة في اختزال ثاني اوكسيد الكربون واعلي كفائه سجلت للعامل الحفاز المحضر عن طريق استخدام هيدروكسيد الكالسيوم حيث نجح في اختزال ثاني أوكسيد الكربون الي اول أكسيد الكربون بنسبه تصل الي 99.7% مع فرق جهد منخفض بشكل ملحوظ عند جهد كهربائي يعادل 0.966 فولت مقابل قطب الهيدروجين القابل للعكس مع استقراريه تصل الي 24 ساعة.

English Abstract

The anthropogenic carbon dioxide emissions have significantly and detrimentally affected our ecosystems. Electrochemical reduction (ECR) of CO2 is one of the emerging alternatives to mitigate atmospheric CO2 concentration and achieve a carbon-neutral state, primarily due to its capability to utilize renewable sources efficiently. However, the CO2-ECR currently suffers from low efficiency and inadequate selectivity. Therefore, there is a pressing need for an efficient electrocatalyst that can enhance desired product selectivity and improve the process's efficiency. This work examined the elucidation of Zn-layered double hydroxides incorporated chlorine (ZnLDH-Cl) electrocatalytic CO2-ECR activity. ZnLDH-Cl catalysts were synthesized, and CO2 RR was performed using a CO2-saturated KHCO3 electrolyte to evaluate the electrocatalytic ability of ZnLDH-Cl catalysts. ZnLDHs intercalated with different species (Ca2+, Na+, and +NH) were synthesized using metal chloride through the hydrolysis process. The synthesized ZnLDH-Cl catalysts exhibited electrocatalytic CO2-ECR activity for CO formation. The highest faradaic efficiency was achieved with ZnLDH-Cl/Ca demonstrating 99.7% at -0.96 V vs. RHE with a current density of 16.16 mA cm-2 at a remarkably low overpotential of 0.436 V. In addition, the catalyst maintains high stability in an aqueous medium and in terms of activity, reaching up to 24. h.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	Alhooshani, Khalid
Committee Members:	A. Ganiyu, Saheed and N. Tahir, Muhammad
Depositing User:	OMER AHMED TAIALLA (g202103450)
Date Deposited:	07 Jan 2024 08:38
Last Modified:	07 Jan 2024 08:38
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142749