عنوان پایان‌نامه
سنتز و ارزیابی نانو ذرات تیتان و لایه نشانی بر روی پایه های سرامیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1041.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50310
- تاریخ دفاع
- ۳۱ اردیبهشت ۱۳۹۰
- دانشجو
- صبا حبیبی
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- پژوهش حاضر با هدف سنتز نانوذرات دی¬اکسیدتیتانیم به روش سل- ژل جهت بررسی فعالیت فتوکاتالیستی آن صورت گرفته است. بدین منظور، ابتدا به بررسی پارامترهای موثر در سنتز نانوذرات دی-اکسیدتیتانیم به صورت پودری پرداخته و سپس در شرایط بهینه¬ی سنتز، لایه نشانی نانوذرات روی پایه¬ی سرامیکی صورت گرفته و عملکرد آن در فرآیند تجزیه¬ی فتوکاتالیستی به منظور حذف استالدهید از هوا مورد آزمایش قرار گرفته است. در این کار تجربی به منظور بررسی اثر پارامترهای دمای رفلاکس، زمان رفلاکس، دمای کلسیناسیون، زمان کلسیناسیون و نسبت مولی سورفکتنت مورد استفاده (4،1- بوتان دیول) به ماده¬ی پیشگام، چهارده نمونه از این فتوکاتالیست سنتز شده است. نتایج بدست آمده در آزمایشات سنتز دی¬اکسیدتیتانیم نشان می¬¬دهد که استفاده از سورفکتنت باعث افزایش درصد وزنی فاز آناتاز، سطح ویژه و اندازه¬ی حفرات محصول تولیدی می¬شود. افزایش دمای رفلاکس، دمای کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون اندازه¬ی بلورها و میزان بلورینگی نسبی را افزایش می¬دهد. افزایش زمان رفلاکس باعث افزایش درصد وزنی فاز آناتاز می¬شود، در حالی¬که افزایش دما و زمان کلسیناسیون و دمای رفلاکس مقدار فاز آناتاز موجود در محصول تولیدی را کاهش می¬دهد. در ادامه با توجه به الگوهای پراش پرتو ایکس و تصاویر SEM نمونه¬های بدست آمده، شرایط بهینه¬ی سنتز به صورت"نسبت مولی سورفکتنت به ماده¬ی پیشگام: 1، دمای رفلاکس: °C 60، زمان رفلاکس: h 6، دمای کلسیناسیون: °C 550، زمان کلسیناسیون: h 2" تعیین شد و سپس در این شرایط سنتز دی-اکسیدتیتانیم روی پایه¬ی متخلخل سرامیکی صورت گرفته و فتوکاتالیست فیلمی سنتز شده در فرآیند تجزیه¬ی فتوکاتالیستی استالدهید از هوا مورد استفاده قرار گرفت. در این آزمایش مشخص شد که افزایش ضخامت فیلم تشکیل شده به دلیل افزایش مقدار فتوکاتالیست، باعث افزایش درصد تجزیه¬ی استالدهید می-شود. فیلم پنج لایه¬ی تهیه شده پس از مدت زمان 150 دقیقه، مقدار استالدهید را به اندازه¬ی %86 کاهش می¬دهد.
- Abstract
- This study aimed to synthesize the titanium dioxide nanoparticles by sol- gel method and explore its photocatalytic activity. For this purpose, first, the parameters affecting the synthesis of titanium dioxide powder were studied, then the nanoparticles, which were synthesized in optimized conditions, were deposited over a ceramic substrate and its application was investigated as a photocatalyst for decomposition of acetaldehyde in the air. In former experiments, fourteen samples of the powders were synthesized to investigate the effect of synthesizing parameters such as reflux temperature, reflux time, calcination temperature, calcination time and molar ratio of 1,4- Butandiol (as surfactant).The results revealed that use of surfactant, enhances the weight fraction of anatase phase, specific surface area and pore diameter of the product. Increasing reflux temperature, calcination temperature and calcination time increases the size of crystallites and relative crystallinity. Increasing reflux time improves the anatase phase content while increase of calcination time, calcination temperature and reflux temperature, reduces the anatase phase of the product. According to the X-ray diffraction patterns and SEM images of the produced samples, the optimized synthesis conditions were determined as "molar ratio of surfactant/precursor:1, reflux temperature: 60 ?C, reflux time: 6 h, calcination temperature: 550 ?C, calcination time: 2 h" and the titanium dioxide synthesized in these conditions was deposited over a porous ceramic substrate, then the photocatalytic activity of the thin film was investigated in the photocatalytic decomposition process of acetaldehyde in air. It was determined that the increase in film thickness enhances the acetaldehyde conversion due to increased amounts of the photocatalyst. The five-layer film converted 86% of the acetaldehyde after 150 minutes.
