Boron nitride-supported nickel-iron layered double hydroxide for water splitting application. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Master's Thesis) MS thesis- Hajar Nayfeh.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 4 June 2027. Download (3MB)

Arabic Abstract

يعد تطوير محفزات كهربائية فعالة ومنخفضة التكلفة لتفاعل شطر الماء في الوسط القلوي خطوة مهمة لإنتاج الهيدروجين بطريقة مستدامة. في هذه الدراسة، تم تحضير نيتريد البورون، والهيدروكسيد المزدوج الطبقي للنيكل والحديد، والمركب المكوّن منهما، وتم تقييم أدائها تجاه تفاعلي تطور الهيدروجين وتطور الأكسجين في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بتركيز ١ مولار. تم توصيف المواد باستخدام حيود الأشعة السينية، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء، والمجهر الإلكتروني الماسح، والتحليل العنصري، ورسم الخرائط العنصرية، والمجهر الإلكتروني النافذ. أكدت النتائج نجاح تحضير المركب، كما أظهرت أن إدخال نيتريد البورون عدّل مورفولوجية الهيدروكسيد المزدوج الطبقي للنيكل والحديد. أظهرت النتائج الكهروكيميائية أن المركب حقق أفضل أداء تجاه تفاعل تطور الهيدروجين، حيث احتاج إلى جهود زائدة مقدارها ١٣٠ و٢٧١ ملي فولت عند كثافات تيار −١٠ و−٥٠ ملي أمبير لكل سنتيمتر مربع، على التوالي. أما في تفاعل تطور الأكسجين، فقد أظهر المركب أداءً مشابهاً للهيدروكسيد المزدوج الطبقي للنيكل والحديد عند كثافة تيار ١٠ ملي أمبير لكل سنتيمتر مربع، مع تحسن عند ٥٠ ملي أمبير لكل سنتيمتر مربع. كما أظهرت مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية انخفاض مقاومة انتقال الشحنة للمركب، بينما أظهرت اختبارات الكرونوأمبيرومترية ثباتاً جيداً لمدة ١٢ ساعة. وبشكل عام، تشير النتائج إلى أن إدخال نيتريد البورون حسّن السلوك الكهروكيميائي للهيدروكسيد المزدوج الطبقي للنيكل والحديد، مما يجعله محفزاً واعداً لتطبيقات شطر الماء القلوي.

English Abstract

Developing efficient and low-cost electrocatalysts for alkaline water splitting is important for sustainable hydrogen production. In this work, boron nitride (BN), nickel-iron layered double hydroxide (NiFe-LDH), and a NiFe-LDH/BN composite were prepared and evaluated as electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) in 1 M KOH. The prepared materials were characterized using XRD, FTIR, SEM, EDX, elemental mapping, and TEM to investigate their structural, functional, morphological, and elemental properties. The results confirmed the successful formation of the NiFe-LDH/BN composite and showed that BN incorporation modified the morphology of NiFe-LDH. Electrochemical results showed that NiFe-LDH/BN exhibited the best HER performance, requiring overpotentials of 130 mV and 271 mV at -10 and -50 mA cm-2, respectively. For OER, NiFe-LDH/BN showed similar activity to NiFe-LDH at 10 mA cm-2 and improved performance at 50 mA cm-2. EIS results indicated lower charge-transfer resistance for NiFe-LDH/BN under both HER and OER conditions, while chronoamperometry showed good stability over 12 h. Overall, BN incorporation improved the electrochemical behavior of NiFe-LDH, making NiFe-LDH/BN a promising non-noble-metal electrocatalyst for alkaline water-splitting applications.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Thesis Advisor:	Basheer Chanbasha,
Thesis Committee Members:	Abdulrahman Al-betar, Abuzar Khan,
Depositing User:	HAJAR NAYFEH
Date Deposited:	04 Jun 2026 07:13
Last Modified:	04 Jun 2026 07:13
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144485