عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی و امکان سنجی تولید سوخت های سبک از دی اکسید کربن به کمک کامپوزیت نانو ذرات اکسید تیتانیوم و آنزیم های موثر
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1255.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57083
- تاریخ دفاع
- ۰۹ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- عاطفه احمدبیگی
- استاد راهنما
- شهره فاطمی, زینب صالحی
- چکیده
- هدف از تحقیق حاضر بررسی و امکان¬سنجی تولید سوخت¬های سبک از دی¬اکسیدکربن توسط نانو¬کامپوزیت دی¬اکسید¬تیتانیوم و آنزیم می¬باشد. برای رسیدن به این هدف در مرحله اول جهت تقویت و فعال کردن دی¬اکسیدتیتانیم در نور مرئی از سولفیدکادمیم، با استفاده از روش هیدروترمال برای سنتز نانوپودرها با نسبت¬های 5% تا 41% مولی CdS/TiO2، استفاده شد. علت افزودن سولفیدکادمیم کاهش گاف انرژی تیتانیا جهت احیای دی¬اکسیدکربن و افزایش فعالیت در نور مرئی بوده است. فعالیت فتوکاتالیستی پودرهای سنتز شده، در فاز گاز جهت احیای دی¬اکسید¬کربن به منوکسیدکربن و متان مورد بررسی قرار گرفت. در نانوکاتالیست تولیدی نسبت مولی بهینه CdS/TiO2 برای کاهش دی¬اکسیدکربن در مقابل نور مرئی، 25% مولی تعیین شد که به¬ترتیب منجر به تولید mol/g.cat.µ 10.23 منوکسیدکربن و mol/g.catµ 1.5 متان بعد از گذشت 8 ساعت در راکتور ناپیوسته تحت تابش لامپ جیوه¬ای W 125 پس از حذف اشعه ماوراء¬بنفش شد. در مرحله دوم امکان¬سنجی فعالیت آنزیم فرمات¬دهیدروژناز به همراه فتوکاتالیست مذکور در فاز مایع و با استفاده از متیل¬وایولوژن¬دی¬کلریدهیدرات(MV+2) در نقش عامل الکترون¬دهنده، به¬جای استفاده از کوفاکتور برای تولید یون فرمات از دی¬اکسیدکربن محلول در آب بررسی شد. بنابراین ابتدا نتایج حاصل از راندمان تبدیل MV2+ به MV.+ بررسی شد و شرایط بهینه غلظت MV2+، pH محلول بافر و نسبت مولی CdS/TiO2 در محیط واکنش، جهت حداکثر نمودن راندمان تبدیل به-وسیله¬ی طرح رویه پاسخ به¬ترتیب Mµ 70، 8 و 25% به¬دست آمد. سپس آزمایش¬های فتوبیوکاتالیستی در نقطه بهینه با حضور آنزیم انجام گردید و تشکیل یون فرمات از دی¬اکسیدکربن محلول با افزودن آنزیم از Mµ 81 به Mµ 176 افزایش یافت، که نتایج نشان¬دهنده¬ی امکان ایجاد پل ارتباطی بین فتوکاتالیست¬ CdS/TiO2 و آنزیم جهت افزایش راندمان کاهش دی¬اکسیدکربن به مواد باارزش می¬باشد.
- Abstract
- Experimental investigation and feasibility study of light fuels production from CO2 by composites of nano TiO2 and effective enzymes were the basis of this research. At the first step, composites of nano TiO2 and CdS with different molar fractions of 5% to 41% CdS/TiO2 were synthesized by hydrothermal method to study enhancement of TiO2 activity under visible light irradiation. The photocatalytic activity of the powders was examined to produce carbon monoxide and methane from carbon dioxide in a gas phase batch reactor. The optimal molar ratio of CdS/TiO2 was determined 25% to produce 10.23 and 1.5 µmol/g.cat CO and CH4, respectively, after 8 hr under visible light irradiation. At the second step, feasibility of formate dehydrogenase activity was investigated to improve the photocatalytic activity of the so-called TiO2-CdS powder in the liquid phase in presence of Methyl viologen (MV2+) as the electron relay instead of enzyme cofactor. Firstly, the maximum efficiency of MV2+ was optimized at 70 µM MV2+, buffer pH=8 and 25% CdS/TiO2 by the response surface methodology, then the photobiocatalytic experiments were performed at the optimal conditions with formate dehydrogenase to convert CO2 to formate ion in aqueous phase. An improvement from 81 µM to 176 µM formate was observed in presence of the enzyme. It is concluded that there is the feasibility of creating relation between CdS/TiO2 photocatalyst and enzyme for reduction of carbon dioxide to valuable products.
