عنوان پایان‌نامه
ساخت و بررسی نانو فتو کاتالیست های ارتقاع یافته تیتانیوم اکساید برای حذف ترکیب آلی فرار از هوا
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1296.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58812
- تاریخ دفاع
- ۱۵ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- علیرضا بنی شریف
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- در این پژوهش نانو ذرات کلسینه نشده اکسید تیتانیوم ارتقا یافته با wt% 5-0 اکسید آهن با روش رسوب دهی سونوشیمیایی تهیه شده و مشخصات آنها با آنالیزهای XRD، Raman، ، BET ،UV-Vis و فوتولومینسانس (PL) تعیین و عملکرد آنها برای حذف ترکیب آلی فرار تری کلرواتیلن (TCE) 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. پس از تعیین مشخصات، اگر چه در آنالیز XRD هیچ پیکی منبا بر 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 1/0 درصد وزنی اکسید آهن دارای بالاترین سطح را ( m2/g448) نسبت به دیگر درصدهای وزنی اکسید آهن و اکسید تیتانیوم خالص ( m2/g210) دارد. 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 1/0 درصد وزنی اکسید آهن مشاهده شده است. نتایج نشان می دهد نمونه 1/0 درصد وزنی اکسید آهن دارای بالاترین تبدیل فتوکاتالیستی نسبت به دیگر درصدهای وزنی اکسید آهن و اکسید تیتانیوم خالص می باشد و در اثر تخریب فتوکاتالیستی تری کلرواتیلن با استفاده از آن محصولات جانبی خطرناکی تولید نشده است. پس از کلسینه شده نمونه 1/0 درصد وزنی اکسید آهن در دماهای 200، 300 و 400 درجه سانتیگراد (به مدت 2 ساعت) نشان داده شد که افزایش دما سبب افزایش اندازه کریستالی و میزان درجه کلوخه شدگی و کاهش غلظت جایهای خالی اکسیژن و در نتیجه کاهش فعالیت فتوکاتالیستی می شود. تبدیل فتوکاتالیستی برای محدوده نور مرئی وUVA با توان یکم شدت و برای محدوده نور UVC با توان نیم شدت متناسب است. همچنین در رطوبت های پایین گاز ورودی تغییرات تبدیل فتوکاتالیستی بسیار کم می باشد و در رطوبت های بالا باعث کاهش فعالیت فتوکاتالیستی می شود.
- Abstract
- In this thesis, non-annealed nanoparticles of the improved titanium oxide with 0-5 %wt iron oxide synthesized by sonochemichal precipitation method and characterized by XRD, Raman, BET, UV-Vis and photoluminescence (PL) methods and their performance to degrade 500ppm concentration of TCE in photocatalystic reactor is analyzed. In sonochemichal precipitation method, (TiCl4, NH4OH) and (Fe(NO3)3.9H2O, Na2CO3) are used as precursors to synthesize TiO2 and Fe2O3 respectively. The reaction mixture performed at 80oC with ultrasonic-assisted radiation in 2 stages aged for 4 hours proceeding with washing and 24 hours drying at 100oC. Characterization results showed no peak specifying the crystallite phase by XRD analysis; however anatase wide and weak peak of TiO2 has been seen by the Raman analysis illustrating small size of nanoparticles. BET surface of synthesized samples confirms that the 0.1wt% iron oxide has the maximum surface area (448 m2/g) in comparison to the others iron oxide wt% and pure titanium oxide (210 m2/g). UV-Vis analysis indicated the decreasing of electron motivation energy by increasing of iron oxide wt%. Moreover, photoluminescence analysis showed the maximum of oxygen vacancy for 0.1wt% of iron oxide. The result showed that the 0.1wt% iron oxide sample has the maximum photocatalytic conversion in comparison to the other iron oxide wt% and pure titanium oxide without any hazardous byproduct. After the annulation of 0.1 wt% iron oxide sample at 200, 300 and 400 centigrade degree aged for 2 hours, the result indicated that increasing the temperature causes to the higher crystallite size, agglomeration degree and lower oxygen vacancy concentration and as a result the lower photocatalytic activity. Furthermore, in UVA&Visible and UVC photo range, photocatalytic conversion has direct and half power relationship behavior with the intensity respectively. Also, the variation of photocatalytic conversion decreased significantly in low moisture. In high moisture photocatalytic conversion activity degraded. Taking all these experimental measurements into account, doped-TiO2 nano-photocatalysts in comparison with the pure titanium showed higher augmentation of the photocatalystic activity to remove TCE.
