عنوان پایان‌نامه
بررسی نانو فتو کاتالیست تیتانیای اصلاح شده با اکسید اهن و ارتقای ان با طلا در حذف مواد الی فرار در هوا
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1829.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78709;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1829.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78709
- تاریخ دفاع
- ۰۹ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- صدرا منبری
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- در این پژوهش نانو ذرات کلسینه نشده تیتانیم اکسید ارتقا یافته با wt% 0-5 آهن اکسید با روش رسوب دهی سونوشیمیایی تهیه شده و مشخصات آنها با آنالیزهای XRD، Raman، ، BET ،UV-Vis و فوتولومینسانس (PL) تعیین گردیدند و همچنین نمونه های wt% 0/5-0 اکسید آهن با توجه به عملکرد بهتر با نانو ذرات طلا به میزان 0/5 درصد وزنی ارتقا یافتند و عملکرد آنها برای حذف ترکیب آلی فرار استالدهید با غلظت ppm 500 در راکتور فتوکاتالیستی مورد بررسی قرار گرفت. در روش رسوب دهی سونوشیمیایی، از پیش ماده های TiCl4 و NH4OH برای تولید TiO2 و Fe(NO3)3.9H2O و Na2CO3 برای تولید Fe2O3 استفاده شده و در دمای°C 80 به کمک امواج فراصوت طی دو مرحله به مدت 4 ساعت انجام شد و پس از شستشو به مدت 24 ساعت در دمای °C100 خشک شد و برای نمونه های طلا مرحله خشک شدن پس از نشاندن ذرات طلا با روش تهنشینی رسوبی و پیش ماده ی HAuCl4 در pH برابر 9 انجام شده است. پس از تعیین مشخصات نمونه های بدون طلا، اگر چه در آنالیز XRD هیچ پیکی مبنی بر تشکیل فاز کریستالی مشاهده نشد اما در آنالیز Raman پیک های ضعیف و پهن مشخصه تیتانیای آناتاز دیده شد که نشان از کوچک بودن اندازه کریستال های تشکیل شده دارد. آنالیز BET در بین نمونه های ساخته شده نشان داد نمونه 0/1 درصد وزنی اکسید آهن دارای بالاترین سطح را ( m2/g448) نسبت به دیگر درصدهای وزنی اکسید آهن و اکسید تیتانیوم خالص ( m2/g210) دارد پس از نشاندن ذرات طلا سطح همه ی نمونه ها کاهش یافت. آنالیز UV-Vis کاهش انرژی برانگیختگی الکترون با افزایش درصد اکسید آهن را نشان داده است و در آنالیز فوتولومینسانس بیشترین غلظت جایهای خالی اکسیژن برای نمونه 0/1 درصد وزنی اکسید آهن مشاهده شده است. نتایج نشان می دهد نمونه 0/1 درصد وزنی اکسید آهن دارای 64% تبدیل فتوکاتالیستی نسبت به دیگر درصدهای وزنی اکسید آهن و اکسید تیتانیوم خالص می باشد و همچنین نمونه کاتالیست 0/1 درصد ورنی آهن همراه با نانو ذرات طلا در میان همه ی نمونه های دیگر بالاترین درصد تبدیل را برابر 98% دارا بود و در اثر تخریب فتوکاتالیستی استالدهید با استفاده از آن تنها محصول جانبی تولید شده کربن دی اکسید بوده است. همچنین با وجود رطوبت در گاز ورودی تبدیل فتوکاتالیستی کاهش می یابد.
- Abstract
- Uncalcined nanoparticles of Titanium Dioxide with 0.0-5.0 wt% iron oxide, with and without gold dopant, were synthesized and tested in photocatalytic degradation of volatile organic components (VOCs). TiCl4, NH4OH and Fe(NO3)3.9H2O, Na2CO3 were used as the precursors and reducing agents in sonochemichal precipitation syntheses of TiO2 and Fe2O3 respectively. The catalysts were also modified by doping 0.5 wt% of gold nanocluster via deposition precipitation method at 70oC and pH 9 for 1 h using HAuCl4 as the precursor followed by washing and drying at 100oC for 24 h. The synthesized samples were characterized by XRD, Raman, BET, UV-Vis and photoluminescence (PL) techniques. The catalysts were coated on 5 layers of galvanized steel wire mesh as the photocatalytic reactor bed, and tested for degradation of 500 ppm of acetaldehyde in air. XRD analyses of the photocataysts without gold dopant showed no peaks specifying the crystalline phase, however wide and weak peaks of anatase-TiO2 were detected by the Raman spectroscopy illustrating small size of the nanoparticles. Pure TiO2 had a surface area of 210 m2/g which increased to a maximum value of 448 m2/g with 0.1wt% iron oxide. Addition of gold made inconsiderable change in the surface area. UV-Vis analyses indicated the decreasing of electron motivation energy by increasing the iron oxide content and no dependence to gold. Moreover, photoluminescence analyses showed the maximum oxygen vacancy for TiO2-0.1wt% iron oxide sample with and without gold. The results showed that TiO2-0.1wt% iron oxide sample had the photocatalytic conversion of 64 % which its value was increased to 98% when doped by gold. No hazardous byproducts were detected during the photocatalytic reactions. Calcination of the TiO2-0.1 wt% iron oxide sample at 200, 300 and 400 °C for 2 h indicated that increasing the temperature causes the higher crystallite size, agglomeration degree and lower oxygen vacancy concentration and as a result the lower photocatalytic activity. Under Visible and UVC irradiations, photocatalytic conversion increase with adding gold for all of the photocatalyts. The variations of the photocatalytic conversions decreased slightly in presence of high amount of moisture. Kewords: Photocatalysts, acetaldehyde, titanium dioxide, iron oxide, gold, sonochemichal precipitation
