عنوان پایان‌نامه
بررسی و اصلاح نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم جهت فعال نمودن خاصیت فتو کاتالیستی آن در نورمرئی به منظور تخریب آلاینده های زیست محیطی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1216.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56058
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- علیرضا خلیل زاده
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- در این پژوهش خواص فتوکاتالیستی دی‌اکسید تیتانیوم صنعتی (P25-TiO2)، به‌وسیله‌ی دوپینگ فلوئور، نیتروژن و ترکیب آن‌ها به روش‌های فیزیکی و شیمیایی اصلاح شده است. مشخصات نمونه‌های اصلاح شده بوسیله‌ی آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، آنالیز BET، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، و آنالیز اسپکترومتری بازتاب پخشی (DRS) تعیین شده‌اند. آنالیز طیف سنجی مادون قرمز تایید کرد که اتم‌های نیتروژن و فلوئور، جانشین بعضی از اتم‌های اکسیژن در ساختار شبکه‌ای دی‌اکسیدتیتانیوم شده‌اند. هم چنین آنالیز اسپکترومتری بازتاب پخشی نشان داد که طیف‌های جذب نمونه‌ی اصلاح شده با نیتروژن و نمونه‌ی F-N-TiO2 به مقدار قابل توجهی به سمت ناحیه‌ی مرئی کشیده شده است. اثر پارامترهای اصلاح فتوکاتالیست با کمک طراحی آزمایش‌ها و آنالیز آماری بررسی و مدل سازی شد و شرایط بهینه تعیین گردید. به منظور ارزیابی فعالیت فتوکاتالیستی نمونه‌های اصلاح شده تحت نور مرئی، از تجزیه‌ی استالدهید در دو نوع راکتور فتوکاتالیستی مخلوط شونده جریانی و بستر فورانی شده، استفاده شده است. نتایج نشان داد که نمونه‌های اصلاح شده، فعالیت فتوکاتالیستی زیادی تحت نور مرئی در مقایسه با دی‌اکسیدتیتانیوم صنعتی از خود نشان می‌دهند. نمونه‌ی F-N-TiO2، بیشترین فعالیت فتوکاتالیستی به منظور تجزیه استالدهید را نشان داده است. در راکتور مخلوط شونده جریانی با شدت جریان ml/min 15 این نمونه، استالدهید ppm 1000 را به مقدار % 66 تجزیه کرده است. در حالی که در راکتور بستر فورانی شده در غلظت ppm 1000، فتوکاتالیست F-N-TiO2 استالدهید را به طور کامل تجزیه کرده است. سینتیک تجزیه‌ی فتوکاتالیستی استالدهید، از مدل لانگمویر تبعیت کرده و پارامترهای سینتیکی برای فتوکاتالیست‌های اصلاح شده تعیین گردید.
- Abstract
- Surface properties of P25-TiO2 nanoparticles were modified by fluorine, nitrogen and their combination. Samples of N-doped, F-doped and N-F doped TiO2 were prepared by physical and chemical treatments. The products were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FT-IR), Brunauer–Emmett–Teller technique (BET) and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS). FTIR analysis confirmed that prepared powders had nitrogen and fluorine substituted at some of the oxygen sites in TiO2. Also DRS analysis shown that absorption spectra of the N- doped and F-N-TiO2 samples significantly was extended into the visible region. Parameters effect to modified photocatalysts was studied with experiment of design and statistical analysis and optimal conditions were determined. The photocatalytic activity of the powders was evaluated through the process of acetaldehyde degradation under visible light scattering in a continuous stirred tank reactor and spouted bed reactor. The results showed that the modified TiO2 nanoparticles exhibited highly photocatalytic activity under visible light compared with untreated TiO2. F-N- doped TiO2 catalyst was possessed the highest photocatalytic activity for decomposition of acetaldehyde. in the continuous stirred tank reactor with a flow rate of 15 ml/min, this sample degraded 66 % of 1000 ppm acetaldehyde while in the spouted bed reactor with a flow rate of 1000 ml/min, 1000 ppm acetaldehyde completely degraded by F-N-TiO2. The photocatalytic kinetic degradation of acetaldehyde obey a Langmuir adsorption isotherm and Kinetic parameters were determined for modified photocatalysts.
