عنوان پایان‌نامه
سنتز و بررسی فعالیت فتوکاتالیزوری نانو مواد بر پایه TiO۲ در میکرو و ماکرو فوتوراکتورها برای حذف آلاینده های آلی پایدار
- رشته تحصیلی
- شیمی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5852;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71669;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5852;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71669
- تاریخ دفاع
- ۲۸ آذر ۱۳۹۴
- دانشجو
- حامد اسکندرلو
- استاد راهنما
- علیرضا بدیعی
- چکیده
- در این تحقیق، بهبود فعالیت فوتوکاتالیزوری نانومواد بر پایه TiO2، در حذف آلاینده های آلی مدل از محیط آبی مورد مطالعه قرار گرفت. اصلاح سطح نانوذرات TiO2، از طریق کوپل اکسید های فلزی نظیر CeO2 وNiO و دوپ گونه های فلزی نظیر Cu، Mg و Ag مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که کوپل اکسید های فلزی با ایجاد شرایط ویژه برای انتقال بخشی از بارهای حامل تولیدی و دوپ گونه های فلزی از طریق خاصیت الکترون گیرندگی، موجب بهبود فعالیت فوتوکاتالیزوری TiO2 می شوند. در فصل چهارم این تحقیق، سنتز و فعالیت کاتالیزوری نانوذرات TiO2، ZnO و ZnTiO3 دوپ شده با یون های Ce و Sm، تحت تابش امواج ماورائ صوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که استفاده از امواج ماورائ صوت در طی فرآیند سل-ژل، منجر به سنتز نانوذرات با توزیع یکنواخت می گردد. همچنین مشخص شد که دوپ یون های Ce و Sm داخل شبکه این نانوذرات، موجب کاهش انرژی بندگپ و بهبود فعالیت سونوکاتالیزوری می شود. در فصل پنجم، از روش اکسیداسیون آندی در حضور الکترولیت NH4F/CH3COOH، برای رشد نانولوله های TiO2 بر روی فویل تیتانیومی استفاده شد. در مرحله بعد، جهت افزایش فعالیت فوتوالکتروکاتالیزوری این نانولوله ها، از دوپ نانوذرات Ag و Pd بر روی سطح نانولوله ها استفاده شد. در فصل ششم، میکروراکتورهای مجهز به یک مجموعه از UV–LEDها توسط لیزر CO2، به عنوان یک تکنیک ساده و کم هزینه، طراحی و ساخته شدند. میکروراکتورهای ساخته شده برای حذف فوتوکاتالیزوری آلاینده های مدل از محیط آبی مورد استفاده قرار گرفتند. در این تحقیق، تاثیر عوامل مختلفی نظیر پارامترهای سنتزی و عملیاتی، در مشخصات ساختاری و فعالیت کاتالیزوری نانومواد سنتز شده با جزئیات مورد بررسی قرار گرفت. تکنیک های مختلفی برای شناسایی نانومواد سنتز شده مورد استفاده قرار گرفتند .نتایج نشان دادند که ارتباط قابل توجهی بین ویژگی های ساختاری و فعالیت کاتالیزوری نانومواد سنتز شده وجود دارد.
- Abstract
- This study is focused on improvement in the photocatalytic activity of nano–materials based on TiO2, in the removal of model organic pollutants from aqueous solution. Surface modification of TiO2 was investigated by metal oxides coupling (such as CeO2 and NiO) and metal species doping (such as Cu, Mg, and Ag). Results showed that metal oxides coupling by producing special charge carriers transfer and metal species doping due to the electron scavenging effect, could improve the photocatalytic activity of TiO2. In the fourth chapter of this study, preparation and catalytic activity of Sm and Ce doped TiO2, ZnO, and ZnTiO3 were studied under ultrasonic irradiation. Results showed that the use of ultrasonic irradiation during sol–gel process, leads to the synthesis of nanoparticles with uniform distribution. It was also found that the Sm and Ce doping into nanoparticles lattice induces band–gap narrower and enhances the sonocatalytic activity. In the fifth chapter, TiO2 nanotubes were grown on Ti foil by anodic oxidation in CH3COOH/NH4F solution. The surface of nanotubes was further decorated by Ag and Pd metals, for improving the photocatalytic activity of prepared nanotubes. In the sixth chapter, microreactors equipped with an array of UV–LEDs were designed and fabricated using CO2 laser, as a simple and inexpensive technique. Fabricated microreactors were used for the photocatalytic removal of model organic pollutants from aqueous solution. In this study, the effects of various factors such as the synthesis and operational variables on the structure and the catalytic activity of prepared nano–materials were studied in detail. Various techniques were used for the characterization of prepared nano–materials. The results showed that the relation between the structural properties and the catalytic activity is significant.
