تهیه و بررسی فعالیت فتوکاتالیستی کامپوزیت های پلیمری پلی آنیلین و دی اکسید تیتانیوم اصلاح شده با گرافن اکسیدکاهیده و برمید نقره برای تخریب رنگ های آلی تحت تابش نور مرئی
First Statement of Responsibility
سولماز زینالی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
مهندسی شیمی
Date of Publication, Distribution, etc.
۱۴۰۰
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۳۰ص.
Accompanying Material
سی دی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری
Discipline of degree
شیمی فیزیک
Date of degree
۱۴۰۰/۰۶/۳۱
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
در این کار پژوهشی نانوکامپوزیت¬های پلیمری فعال در نور مرئی بر پایه¬ی دی اکسید تیتانیوم(TiO2) سنتز، سپس خاصیت فتوکاتالیزوری این ساختار¬ها جهت تخریب آلاینده¬ی آلی مانند رودامین ب (RhB) بررسی شد. در این کار TiO2 ، با برمید نقره (AgBr )، پلی¬آنیلین (PANI) و گرافن اکسید کاهیده (RGO) ترکیب شده است. نمونه¬های تهیه شده با روش¬های شناسایی مختلف مانند SEM، TEM, XRD، EDX و FTIR مورد آنالیز قرار گرفت. آنالیز FTIR نمونه¬های تهیه شده موید حضور گروه¬های عاملی مد نظر در نمونه¬ها بوده و نشان¬دهنده¬ی سنتز با خلوص بالا می¬باشد. مورفولوژی سطح نانو¬ ذرات تهیه¬ شده با استفاده از آنالیز SEM مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر SEM نشان می¬دهد که نانو ذرات TiO2 اندازه تقریبی 30 نانومتر و ساختار کروی شکل دارند. خلوص و ترکیب نمونه¬های تهیه ¬شده و وجود عناصر در فتو¬کاتالیست با استفاده از تکنیک طیف سنجی پراش پرتو ایکس (EDAX) مطالعه شد. وجود پیک¬های Ti، O ، Ag ، Br ، C و N ¬نشان دهنده¬ی تشکیل شدن کامپوزیت¬های مورد نظر است .پیک¬های مشخصه¬ی TiO2، AgBr ، PANI و RGO در الگوی XRD حاکی از تهیه¬ی مطلوب این ساختار¬ها می¬باشد. اندازه¬ی بلوری نانو ¬ذرات تهیه شده با استفاده از رابطه¬ی دبای- شرر برای TiO2 و AgBr به ترتیب برابر 30 و 18 نانومتر محاسبه گردید. برای درک بهتر خصوصیات نوری نمونه¬ها، آنالیز طیف سنجی بازتاب نفوذی مرئی – فرابنفش (UV-vis DRS) انجام شد. شکاف انرژی TiO2/AgBr/PANI 85/1 الکترون ولت، TiO2/RGO/PANI 87/1 الکترون ولت و TiO2/AgBr/PANI/RGO 67/1 الکترون ولت به دست آمد. رفتار فتوکاتالیزوری نمونه¬های تهیه شده برای تخریب رنگ RhBمطالعه گردید. برای تخمین سرعت بازترکیبی الکترون – حفره طیف سنجی PL انجام شد. نانو کامپوزیت¬های TiO2/AgBr/PANI، TiO2/PANI/RGO و TiO2/AgBr/PANI/RGO کمترین بازترکیبی را نسبت به TiO2 خالص دارند. به منظور روشن شدن مکانیسم از 2-پروپانول، بنزوکینون و آمونیوم اگزالات به عنوان عامل¬های مهار کننده برای به دام انداختن گونه¬های فعال استفاده شد. رنگ¬زدایی RhB در فرم¬های فتو¬لیز، تاریکی و فوتوکاتالیز انجام، و نتایج ارائه گردیده است. بازده تخریب رودامین ب برای کامپوزیت TiO2/AgBr/PANI بعد از 140 دقیقه 6/98% ، TiO2/PANI/RGO بعد از 170 دقیقه 5/97%، TiO2/AgBr/PANI/RGO بعد از 110 دقیقه 99% می¬باشد. بازیابی و استفاده¬ی مجدد از فتوکاتالیزور یکی از مهمترین فاکتور¬های کارایی آن بوده، و بیانگر فعالیت و ثبات آن است. نتایج ریکاوری نشان داد که بازده تخریب رودامین ب توسط نانو کامپوزیت TiO2/AgBr/PANI بعد از پنج مرحله بازیابی 6/82%، TiO2/PANI/RGO بعد از پنج مرحله بازیابی 6/68% و TiO2/AgBr/PANI/RGO بعد از چهار مرحله بازیابی 5/85 % می¬باشد. سینتیک فرایند رنگ¬زدایی فتوکاتالیزوری RhB تحت تابش نور مرئی با استفاده از مدل شبه درجه¬ی اول مطالعه گردید. نمودار Ln(C0/C) نسبت به زمان تابش برای نانو کامپوزیت¬های TiO2/AgBr/PANI، TiO2/PANI/RGO و TiO2/AgBr/PANI/RGO ترسیم و داده¬های سینتیکی استخراج گردید. میزان ثابت سرعت واکنش شبه مرتبه¬ی اول برای نانوکامپوزیت TiO2/AgBr/PANI ، TiO2/PANI/RGO و TiO2/AgBrPANI/RGO به ترتیب268×10-4، ×10-4204 و×10-4 369 min-1 به دست آمد
Text of Note
The aim of this study was to synthesize TiO2-based polymer nanocomposites active in visible light, then to investigate the photocatalytic properties of these structures for the degradation of organic pollutants such as rhodamine B (RhB). In This work, TiO2 combines with AgBr, PANI and RGO to increase active sites, fast charge transfer and optimal performance under visible light. Samples were analyzed by different identification methods such as SEM, XRD, EDX and FTIR. FTIR analysis of the prepared samples confirms the presence of the considered functional groups in the samples and indicates high purity synthesis. The surface morphology of the prepared nanoparticles was investigated using SEM analysis. The purity and composition of the prepared samples and the presence of elements in the photocatalyst were studied using the EDAX technique.. The crystal size of the nanoparticles prepared using the Debbie-Scherer ratio for TiO2 and AgBr was calculated to be 30 and 18 nm, respectively. The characteristic peaks of TiO2, AgBr, PANI and RGO in the XRD pattern indicate the optimal preparation of these structures. UV-vis DRS analysis was performed to better understand the optical properties of the samples. The energy gap was TiO2 / AgBr / PANI 1.85ev, TiO2 / RGO / PANI 1.87ev and TiO2 / AgBr / PANI / RGO 1.67ev. In order to elucidate the mechanism, 2-propanol, benzoquinone and ammonium oxalate were used as scavengers to trap active species. The photocatalytic behavior of the samples prepared for RhB dye degradation was studied. PL spectroscopy was performed to estimate the electron-hole recombination rate. From the intensity of the peaks, it can be seen that TiO2 / AgBr / PANI, TiO2 / PANI / RGO and TiO2 / AgBr / PANI / RGO nanocomposites have the lowest recombination compared to pure TiO2. RhB photocatalytic decolorization has been performed in the forms of photolysis, adsorption and photocatalysis, and the results are presented. The degradation efficiency of rhodamine B for TiO2 / AgBr / PANI composite after 98 minutes is 98.6%, TiO2 / PANI / RGO after 170 minutes is 98.6%, TiO2 / AgBr / PANI / RGO after 110 minutes is 99%. Catalyst recovery and reuse is one of the most important indicators of photocatalyst efficiency, and its activity and stability. Recovery results showed that the degradation efficiency of rhodamine B by TiO2 / AgBr / PANI nanocomposite after 5 recovery steps was 82.6%, TiO2 / PANI / RGO after 5 recovery steps 86.3% and TiO2 / AgBr / PANI / RGO after 4 recovery steps 85.5 % Is. Kinetics of RhB photocatalytic decolorization process under visible light study was studied using a Pseudo -first-order model. Ln (C0 / C) curve relative to the irradiation time was plotted for TiO2 / AgBr / PANI, TiO2 / PANI / RGO and TiO2 / AgBr / PANI / RGO nanocomposites and kinetic data were extracted. The Pseudo-first -order reaction rate constants for TiO2 / AgBr / PANI, TiO2 / PANI / RGO and TiO2 / AgBrPANI / RGO nanocomposites were obtained 268 × 10-4, 204 × 10-4 and 369 × 10-4 min-1, respectively.
OTHER VARIANT TITLES
Variant Title
Preparation and investigation on photocatalytic activity of polymeric camposite PANI/TiO2 modified with RGO and AgBr for degradation of organic dyes under visible-light irradiation