17003

17003

ساخت ممبران‌هاي نانومتخلخل شيشه‌ي بوروسيليكاتي/TiO2 به روش سل-ژل

كارشناسي ارشد

سراميك

ارديبهشت 1395

دكتر بيژن افتخاري يكتا - دكتر فرهاد گلستاني‌فرد

مواد و متالورژي

چكيده ممبران‌هاي سراميكي از پوشش سل سيستم SiO2-B2O3-TiO2 بر زيرپايه‌ي آلومينا به روش پوشش‌دهي چرخشي و عمليات حرارتي متعاقب در دماي °C900 و زمان 2 ساعت، تهيه شد. در مرحله‌ي نخست، زيرپايه‌ي ماكرومتخلخل‌ با استفاده از پرس تك‌محوري پودر آلفا-آلومينا و عمليات حرارتي در دماي °C 1300 و نرخ گرمايش °C/min 5 به مدت 1 ساعت تهيه شد. با استفاده از روش‌هايي نظير استحكام‌سنجي سه نقطه‌اي، تخلخل‌سنجي جيوه‌اي و بررسي‌هاي ميكروسكوپي، ويژگي‌هاي زيرپايه مطالعه شد. در راستاي تامين خاصيت فوتوكاتاليستي، سل‌ شيشه‌ي مربوطه، حاوي مقادير مختلفي از TiO2 براي پوشش زيرپايه آماده شد و پس از پوشش‌دهي و كلسيناسيون در دماي °C 900، توسط آناليز حرارتي هم‌زمان (STA)، پراش پرتوي ايكس (XRD)، طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR)، طيف‌سنجي نفوذي بازتابي فرابنفش-مرئي (UV-Vis)، آناليز جذب و واجذب نيتروژن (BET) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)، بررسي شد. طبق بررسي‌هاي فازي، با وجود عمليات حرارتي در دماي °C 900 به‌‌مدت 2 ساعت، آناتاز تنها فاز بلورين باقي مانده بود و اثري از تشكيل روتايل ديده‌ نشد. با افزايش درصد اكسيد بور، اندازه‌ي بلورك‌هاي فاز آناتاز بزرگ‌تر شد و بلورينگي سيستم افزايش يافت. تركيب حاوي 10% اكسيد بور به دليل توازن بين سطح ويژه‌، بلورينگي و گاف انرژي معادل ev 92/2 به‌عنوان پوشش مزومتخلخل بهينه با توزيع اندازه‌ي تخلخل در محدوده‌ي nm 9-2 انتخاب شد. بازدهي فوتوكاتاليستي ممبران با معيار رنگ‌زدايي از محلول متيل نارنجي با غلظت g/l 20، پس از دو ساعت تابش معادل 3/72 % محاسبه شد. واژه‌هاي كليدي: ممبران‌، مزومتخلخل، سل- ژل، فوتوكاتاليستي، متيل نارنجي

1396/01/16

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Ceramic membranes were obtained by deposition an​d calcination of SiO2-B2O3-TiO2 sol on α-Alumina substrate via spin coating method. Initially, single axis pressing of α-alumina was used to prepare macro porous substrates which were later sintered at 1300 °C for an hour with the heating rate of 5°C/min. The samples were characterized by three-point bending flexural test, mercury Porosimetery an​d SEM. In order to guarantee photocatalytic properties, sols with different amounts of TiO2, a promising photo catalyst, were prepared for further coating. After calcination at 900°C, XRD, FTIR, DRS, BET an​d SEM characterizations were carried out. Phase analysis results showed that in spite of 900°C calcination, anatase remained as the only main crystalline phase an​d anatase to rutile phase transition, as thermodynamically predicted, did not occur. By increasing the amount of B2O3 in composition, anatase crystallite size was grown; accordingly the crystallinity of the system was increased. Glass containing 10% B2O3, was considered to be most efficient mesoporous film with 2-9 nm pore distribution. Photocatalytic efficiency of final membrane was determined by calculating the degradation of 20 g/L methyl orange solution which reported to be 72.3% after 2 hours illumination. Keywords: Membrane, Mesoporous, Sol-gel, Photo catalysis, Anatase, degradation, Methyl Orange