عنوان پایان‌نامه
سنتز و بررسی خواص فیزیکی و شیمیائی نانو کامپوزیت سه تائی برپایه دی اکسید تیتانیوم و بررسی حساسیت آن نسبت به نور مرئی در حذف آلاینده های آلی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1461.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63927
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- مهسا امیرخسرو
- استاد راهنما
- مجتبی شریعتی نیاسر
- چکیده
- آلاینده¬های آلی از منابع مختلف در آب از مشکلات مهم زیست محیطی محسوب می¬شوند. حذف فتوکاتالیستی این آلاینده¬ها یکی از مناسب¬ترین راه حل¬های پیش روست؛ در این میان دی-اکسید تیتانیوم را می¬توان بهترین گزینه برای این هدف برشمرد. با این وجود دی¬اکسید تیتانیم به تنهایی قادر به حل این معضل نبوده و نیاز است تغییراتی در آن ایجاد شود. انتخاب ترکیباتی که بتوانند به¬طور هم¬زمان تغییراتی در ساختار دی¬اکسید تیتانیوم ایجاد کنند که در نهایت موجب هم¬افزایی شده و بهبود عملکردی چشم¬گیری حاصل کند همواره چالش بر انگیز بوده است. در این پژوهش دو ترکیب منگنز و گرافن به این منظور انتخاب شدند. سنتز کاتالیست سه¬جزئی بر پایه¬ی دی¬اکسید تیتانیوم با روش ساده و تک مرحله¬ای گرمابی انجام شد. اثر ترکیب شیمیایی این دو ترکیب شونده، دمای سنتز گرمابی و اثر عامل¬دار کردن گرافن بر عملکرد فتوکاتالیست سه جزئی در حذف آلاینده آلی تحت نور مرئی بررسی گردید. در نهایت نمونه بهینه با توجه به دارا بودن بالاترین عملکرد فتوکاتالیستی در تخریب متیل نارنجی، با نام FMGT-2 معرفی گردید. این نمونه شامل %5/0 منگنز، %1 گرافن فراوری شده با اسید نیتریک بود و در دمای ?C 180 سنتز گردید. عملکرد این نمونه در حذف متیل نارنجی با غلظت ppm 10 حدود %06/93 در مدت چهار ساعت تابش نور مرئی بود که در مقایسه با دی¬اکسید تیتانیوم خالص (که عملکردی در حدود %10 حذف در مدت 4 ساعت تابش نور مرئی داشت) بهبود بسیار چشمگیری داشت. تأثیر میزان بارگذاری کاتالیست و نیز غلظت آلاینده متیل نارنجی در عملکرد تخریب فتوکاتالیستی توسط این نمونه بررسی شد. در نهایت شرایط بارگذاری g/l 4 و غلظت ppm 5 بالاترین میزان بازده عملکرد را در میان سایر مقادیر از خود نشان داد که این میزان برابر با حذف 100% در مدت سه و نیم ساعت بود. در انتها خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه¬ای که به عنوان نمونه بهینه از لحاظ عملکردی معرفی گردید، با آزمون¬های XRD، FTIR، FESEM و DRS به طور دقیق مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت که نتایج این مطالعات نیز تأیید کننده خواص ساختاری و سطحی مطلوب نمونه FMGT-2 نسبت به سایر نمونه¬های سنتز شده بود.
- Abstract
- Organic contamination of water is a serious environmental issue. Photocatalytic degradation of organic pollutants is a promising route to overcome this problem. Among photocatalytic materials, titanium dioxide (TiO2) can be counted as the best choice for water disinfection. Unfortunately electronic structure of TiO2 and its wide band gap leads to inactivity of TiO2 in a wide range of visible light. Therefore, it is vital to modify its structure by some additives to narrow its band gap and activate it in the visible region. The critical and challenging problem is selection of suitable additive materials which can improve the structure of TiO2 and significantly enhance the photocatalytic performance of TiO2. In this research, aiming to organic pollutants degradation performance of TiO2 in visible region, Graphene and Manganese (Mn) was selected as additive materials to TiO2 and a single step hydrothermal method used for doping these materials to TiO2 structure. The effect of chemical composition of photocatalyst, photocatalyst synthesis temperature, and functionalization of Graphene were studied on organic pollutants decomposition under visible light irradiation. A sample whit 0.5% wt nitric acid treated Graphene and 1% wt Mn, synthesized at 180?C (FMGT-2) showed the best photocatalytic performance. The performance of FMGT-2 for the abatement of 10 ppm methyl orange in water for 4 hours of irradiation was 93% which has an improved activity compared to bare TiO2. The effects of photocatalyst and methyl orange loadings were investigated and the optimum abatement was observed at 4g/l of photocatalyst and 5ppm of contaminant and a 100% removal of contaminant was achieved after 3.5 hours of irradiation. The physiochemical properties of FMGT-2 were studies using XRD, FTIR, FESEM, and DRS and the results confirmed improved structure of FMGT-2 in comparison with bare TiO2 and the other samples.
