بررسی ساختار محلی و حالت اکسایش اکسید آهن نشانده‌شده بر روی زیرلایه شفاف رسانای ITOPدر واکنش اکسایش آب با استفاده از طیف‌سنجی جذب پرتو ایکس (XANES/EXAFS)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان ، زاهدان، ایران

10.22128/ijcm.2026.3295.1035

چکیده

در این پژوهش، ساختار الکترونی و محیط کوئوردیناسیون کاتالیست اکسید آهن لایه‌نشانی‌شده روی زیرلایه شفاف رسانای ITOP برای واکنش اکسایش آب (WOR) بررسی شد. این الکترودهای ارزان و پایدار، به روش الکتروشیمیایی تهیه و در محیط قلیایی فعال شدند. ارزیابی‌ها با ولتامتری چرخه‌ای نشان داد که فعالیت کاتالیستی پس از دو ساعت عملکرد به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد که گویای تغییرات ساختاری حین واکنش است. برای واکاوی این پدیده، از طیف‌سنجی جذب پرتو ایکس (XANES/EXAFS) بهره گرفته شد. نتایج XANES نشان داد حالت اکسایش متوسط آهن (حدود ۲/۹) پس از واکنش ثابت می‌ماند؛ اما تحلیل EXAFS بازآرایی ساختار محلی پیوندهای Fe–O را اثبات کرد. در نتیجه، بهبود فعالیت کاتالیستیِ این الکترودها، نه به دلیل تغییر عدد اکسایش، بلکه مستقیماً ناشی از تغییرات موضعی در محیط هماهنگی اکسیژن پیرامون اتم‌های آهن است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Local Structure and Oxidation State of Iron Oxide Deposited on an ITOP Transparent Conducting Substrate in the Water Oxidation Reaction Using X-Ray Absorption Spectroscopy (XANES/EXAFS)

نویسندگان [English]

  • Mohammadi Mohammad Reza
  • zihab Sohbatzadeh
Department of Physics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

In this study, the electronic structure and coordination environment of an iron oxide catalyst deposited on an ITOP transparent conducting substrate for the water oxidation reaction (WOR) were investigated. These cost-effective and stable electrodes were prepared via electrochemical deposition and subsequently activated in an alkaline medium. Cyclic voltammetry assessments revealed a significant enhancement in catalytic activity after two hours of operation, indicating the occurrence of structural transformations during the catalytic process. To elucidate this phenomenon, X-ray absorption spectroscopy (XANES/EXAFS) was employed. XANES results demonstrated that the average oxidation state of iron (approximately 2.9) remains unaltered post-reaction; however, EXAFS analysis confirmed a rearrangement within the local structure of the Fe–O bonds. Consequently, the enhanced catalytic activity of these electrodes is attributed not to a shift in the oxidation state, but directly to localized modifications in the oxygen coordination environment surrounding the iron atoms.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iron Oxide
  • Water Oxidation Reaction (WOR)
  • Electrocatalysis
  • X-ray Absorption Spectroscopy (XAS)
  • XANES
  • EXAFS
  • Local Structure

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 27 مرداد 1405
  • تاریخ دریافت: 08 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری: 03 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش: 27 مرداد 1405