سنتز نانوفتوکاتالیستهای روی بنیان بر پایه اکسید گرافن به کمک فراصوت جهت حذف متیلن آبی از محلول آبی
[پایاننامه]
Ultrasound-Assisted Synthesis of Zinc-Based Nanophotocatalysts over Graphene Oxide for Degradation of Methylene Blue from Aqueous Water
/مهدی ضرابی
: مهندسی شیمی
، ۱۳۹۷
۱۴۸ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، نمودار، جدول
دکتری
مهندسی شیمی
۱۳۹۷/۰۹/۰۱
صنعتی سهند
از جمله چالشهای زیستمحیطی که تهدیدی جدی برای بشر امروز است، بحران آب است .یکی از راهکارهای نوین تصفیه آبهای آلوده روشهای فتوکاتالیستی است که جزء روشهای اکسیداسیون پیشرفته به حساب میآید .در این پایاننامه از اکسید روی بهعنوان ماده مبنا در سنتز نانوکاتالیستها به دلیل فعالیت بالا در دمای محیط، قیمت مناسب و استفاده از اکسیژن محیط( عدم نیاز به تزریق هوا یا اکسیژن) در واکنش اکسیداسیون، استفاده شده است .با این وجود به دلیل باندگپ بالای اکسید روی و نیز پدیده خوردگی نوری تحت نور فرابنفش که به ترتیب هزینه فرایند را افزایش و عمر نیمهرسانا را کاهش میدهد از چالشهای اساسی در استفاده از اکسید روی میباشد .در این پایاننامه از ترکیباتی همچون اکسید گرافن و دو نوع از اکسیهالیدهای بیسموت)(BiO) ۲ OHClوBi ۵O۷ I)برای سنتز کامپوزیت با اکسید روی جهت رفع چالشهای یاد شده استفاده شده است .این ترکیبات بهعنوان یک پذیرنده الکترون از بازترکیب الکترون و حفره جلوگیری میکند .جهت سنتز کامپوزیتها از روش رسوبی همراه با فناوری اولتراسوند استفاده شده است .اولتراسوند با توزیع مناسب ذرات و تولید ذرات تک اندازه سایتهای در دسترس برای انجام واکنش را افزایش میدهد و باعث بهبود خواص عملکردی فتوکاتالیستها میشود .همچنین بهمنظور تسهیل در جداسازی فتوکاتالیستها از پساب تصفیه شده در یک سامانه دوغابی از اکسید آهن بهعنوان یک ماده مغناطیسی در ساختار نانوکامپوزیت استفاده شده است .به این روش میتوان پس از اتمام فرایند تصفیه، با اعمال یک میدان مغناطیسی مناسب فتوکاتالیست را از پساب تصفیه شده جدا کرد .جهت شناسایی مواد مورد نظر سنتز شده از آنالیزXRD ، تعیین مورفولوژی، شناسایی میزان پراکندگی ذرات و نوع عناصر موجود در ساختار کامپوزیتها از آنالیزهایFESEM ، TEM وEDX ، جهت تعیین سطح ویژه و مشخص کردن تخلخل از آنالیزBJH- BET، شناسایی گروههای عاملی از آنالیزFTIR ، جهت تعیین خواص نوری از آنالیز DRS و جهت مشخص کردن خواص مغناطیسی نمونهها از آنالیز VSM استفاده شده است .همچنین از اسپکتروفتومترVis - UVجهت بررسی خواص عملکردی نمونهها استفاده شد .در تمامی موارد نتایج حاکی از سنتز موفقیت آمیز مواد مورد نظر بوده است .همچنین آنالیزهایFESEM ، TEM و EDX اثبات میکنند که اولتراسوند باعث توزیع مناسب ذرات شده است که منجر به عملکرد بهتر فتوکاتالیستها تا بیش از ۹۰ بازدهی و تا ۹۸ حذف هم شده است .علاوه بر آن نتایج بدست آمده از تأثیرpH ، نشان از فعالیت بالای فتوکاتالیستهای سنتز شده در مقادیر pH بازی در حذف متیلن آبی دارد .همچنین نتایج DRS نشان از بهبود خواص اپتیکی کامپوزیتهای سنتز شده مخصوصا در سنتز با اولتراسوند شده است .نتایج عملکرد فتوکاتالیستها نیز حاکی از افزایش طول عمر فتوکاتالیست با بکار بردن اکسی هالید های بیسموت و اکسید گرافن در ساختار کامپوزیت با اکسید روی است .
Ultrasound-Assisted Synthesis of Zinc-Based Nanophotocatalysts over Graphene Oxide for Degradation of Methylene Blue from Aqueous Water