دانشگاه‌ کردستان

دانشکده علوم پایه

گروه شیمی

پایان نامه کارشناسی‌ ارشد رشته شیمی گرایش معدنی

عنوان:‌

تهیه و بررسی فعالیت کاتالیزگری نانوکامپوزیت­ های تیتانیوم دی اکسید دوپه شده با تعدادی از عناصر لانتانیدی/ پلی­اکسومتالات

استاد راهنما:

دکتر روشن خوشنوازی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول بررسی منابع…………………………………………………….. 1

1-1-مقدمه………………………………………………………………….. 1

1-2-رنگ­های آزو……………………………………………………………….2

1-3- روش­های حذف رنگ………………………………………………….. 3

1-4- معرفی فوتوکاتالیزگر…………………………………………………. 4

1-4-1- تاریخچه…………………………………………………………….. 4

1-4-2- ساز وکار و عملکرد فوتوکاتالیزگرها ……………………………….4

1-4-3- باز‌یابی فوتوکاتالیزگرها……………………………………………. 7

1-4-4- انواع فوتوکاتالیزگر…………………………………………………. 7

1-5- پلی­اکسومتالات­ها……………………………………………………… 10

1-5-1- فعالیت کاتالیزگری پلی­اکسومتالات……………………………… 14

1-5-2- معایب هتروپلی­اکسومتالات­ها به عنوان کاتالیزگر……………….. 15

1-6- نانو تکنولوژی………………………………………………………… 16

1-6-1- روش‌های تهیه­ی نانو ذرات……………………………………… 17

1-6-2- نانو کاتالیزگرها……………………………………………………. 18

1-6-3- ویژگی های نانوکاتالیزگرها ………………………………………21

1-6-4- نانو فوتوکاتالیزگر…………………………………………………. 22

1-7- اهداف پروژه ………………………………………………………….23

فصل دوم آزمایش­ها و کارهای عملی…………………………………… 24

2-1- مقدمه……………………………………………………………….. 24

2-2- مواد اولیه مورد استفاده……………………………………………. 24

2-3- مشخصات دستگاه­ها و تجهیزات به­کار رفته در تولید، شناسایی و کاربرد نانوذرات…24

2-4- روش تولید نانومواد و پیش ماده…………………………………. 24

2-4-1- تهیهA- α -Na₈HPW₉O₃₄.xH₂O……………………………….

2-4-2- تهیه K₉(NH₄)H₂[(OCe)₃(A- α -PW₉O₃₄)₂]. 20H₂O……..

2-4-3- تهیه نانوکامپوزیتهای  Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)-TiO₂…..

2-4-4- تهیه نانو کامپوزیت­های PWCe  Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)- TiO₂/با نسبت جرمی پلی اکسو­متالات بار­گذاری شده به بستر 20،10 و 30 درصد…………..25

 2-5- بررسی خاصیت فوتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده…26

2-5-1- اثر pH بر فعالیت فوتوکاتالیزگر………………………………. 26

2-5-2- اثر نسبت جرمی پلی­اکسومتالات به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری….27

2-5-3- اثر مقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فوتوکاتالیزگری……………27

2-5-4- اثر بارگذاری پلی­اکسومتالات­ها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری…….27

2-5-5-  فوتولیز و اثر دوپه کردن عناصرلانتانیدی بر فعالیت فوتوکاتالیزگری…28

2-6- بررسی سنتیک واکنش­های فوتوکاتالیزگری………………….. 28

2-7- بازیابی فوتوکاتالیزگر……………………………………………. 28

2-8 – بررسی تخریب نوری آمینو آزو بنزن (زرد آنیلین) …………… 29

2-8-1- بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن…29

2-9- اکسایش سولفیدها…………………………………………… 29

فصل سوم: نتایج و بحث…………………………………………….. 31

3-1- مقدمه……………………………………………………………. 31

3-2- شناسایی و تعیین خواص نانومواد تهیه شده……………….. 31

3-2-1- طیف سنجی FT-IR…………………………………………..

3-2-2- طیف سنجی الکترونی روبشی(SEM) …………………….34

   3-2-3- الگوپراش پرتو (XRD)X…………………………………..

 3-2-4- طیف سنجی پراش انرژی پرتو X( EDX)…………………

3-2-5- طیف سنجی بازتاب نفوذی (DRS)………………………… 40

3-3- واکنش فوتوکاتالیزگری تخریب متیل اورانژ با نانوکامپوزیت­های تهیه شده…41

3-3-1- بررسی اثر pH بر فعالیت فوتوکاتالیزگر……………………… 42

3-3-2-  بررسی اثر نسبت جرمی پلی­اکسومتالات به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری….44

3-3-3- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فوتوکاتالیزگری……45

3-3-4- بررسی اثر دوپه کردن عناصرلانتانیدی و فوتولیز بر فعالیت فوتوکاتالیزگری….47

3-3-5- بررسی اثر بارگذاری پلی­اکسومتالات­ها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری….50

3-4- بررسی سنتیک واکنشهای فوتوکاتالیزگری…………………. 53

3-5- بازیابی فوتوکاتالیزگر…………………………………………… 59

3-6 – بررسی تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن (زرد آنیلین)…61

3-6-1- بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن…..62

3-7- اکسایش سولفیدها …………………………………………..63

3-8- نتیجه گیری…………………………………………………….. 66

فهرست منابع ……………………………………………………….

چکیده:

در این پژوهـش، نانـو ذرات تیـتانیوم دی­اکسـید دوپـه شـده با تعدادی از عناصر لانتانیدی (Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)  به روش سل-ژل تهیه گردیدند. یک سری از نانو کامپوزیت­های جدید شامل درصدهای جرمی مختلف از ترکیب پلی­اکسومتالات (%30-10) K₉(NH₄)H₂[(OCe)₃(A-α-PW₉O₃₄)₂]. 20H₂O (PWCe)  بارگذاری شده بر روی نانومواد دوپه شده با عناصر لانتانیدی مختلف با استفاده از روش ساده بارورسازی تهیه و به عنوان فوتوکاتالیزگرهایی موثر معرفی گردیدند. از روش­های مختلفی شامل طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی با وضوح بالا (FESEM)، الگو پراش پرتو X (XRD)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو X ( EDX) و طیف سنجی بازتاب نفوذی (DRS) جهت شناسایی و تعین خواص نانوفوتوکاتالیزگرهای تهیه شده استفاده گردید. با استفاده از فنون به کاربرده شده مشخص شد که ترکیب PWCe با موفقیت بر روی نانوذرات TiO₂ دوپه شده با عناصر لانتانیدی بار گذاری شده است و اندازه نانوکامپوزیت­های تهیه شده کمتر از nm 20 می­باشد. همچنین معلوم شد عناصر لانتانیدی دوپه شده شکاف انرژی TiO₂ را کاهش داده و باعث جابه­جایی قابل ملاحظه جذب به سمت ناحیه مرئی شده اند. فعالیت فوتوکاتالیزگری این نانوکامپوزیت­ها در تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ و آمینوآزوبنزن تحت نور UV مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای مختلفی مانند درصد جرمی PWCe ، مقدار فوتوکاتالیزگر و pH محلول بررسی شد. نتایج نشان داد فعالیت فوتوکاتالیزگری نانوذرات TiO₂ به طور قابل ملاحظه­ ایی با دوپه کردن عناصر لانتانیدی و حضور ترکیب PWCe افزایش می­یابد. افزایش فعالیت فوتوکاتالیزگری با نهش ترکیب PWCe  به تاثیر متقابل ترکیب PWCe و TiO₂ به روی یکدیگر ربط داده می­شود. مشخص شد که سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ و آمینو آزوبنزن از سنتیک ظاهری مرتبه اول پیروی می­کند و کاتالیزگرها به راحتی جدا و بازیابی شدند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.