17962

17962

سنتز و بررسي خواص فتوكاتاليستي نانوكامپوزيت مس اكسيد/گرافن

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري نانو - نانومواد

تير 1396

دكتر روح الله رحماني فرد - دكتر محبوبه رباني

فناوري هاي نوين

در اين پايان نامه، گرافن اكسيد به روش ساده‌ي هامر و مس اكسيد با پيش ماده‌هاي مختلف و به روش ساده‌ي محلولي سنتز و توسط طيف سنجي الكتروني UV-Visible و FT-IRو الگوي پراش پرتو ايكس (XRD) و Raman شناسايي شدند. همچنين مورفولوژي سطح و اندازه نانوذرات آن به وسيله تصاوير ميكروسكپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي و گاف انرژي به وسيله‌‌ي طيف سنجي DRS اندازه گيري شد. در ادامه مس اكسيد در دو محيط بازي و اسيدي سنتز و توانايي فتوكاتاليستي آن‌ها با يكديگر مقايسه گرديد. سپس توانايي مس اكسيد سنتز شده با پيش ماده‌هاي مختلف در تخريب آلاينده متيلن آبي بررسي شد و مس اكسيدي كه ‌بيش‌ترين ميزان تخريب را داشت، با گرافن اكسيد و در نسبت‌هاي وزني متفاوت از گرافن اكسيد كامپوزيت و درصد وزني بهينه تعيين شد. همچنين براي تهيه نانوكامپوزيت دو روش مختلف هيدروترمال و هم‌رسوبي مورد بررسي قرار گرفتند. لازم به ذكر است كه فرآيند احياء گرافن اكسيد و كامپوزيت شدن به صورت همزمان و حين سنتز انجام شد. در نهايت تخريب و جذب آلاينده‌ي رنگي متيلن آبي تحت ناحيه‌‌ي مرئي و فرابنفش توسط اين نانوكامپوزيت مورد آزمايش قرار گرفت. بر اساس نتايج به دست آمده، مس اكسيد با پيش ماده ي نيترات مس و سنتز شده در محيطي با pH اسيدي، نسبت به مس اكسيد سنتز شده با پيش ماده‌هاي استات و سولفات و هم‌چنين در مقايسه با محيطي با pH بازي، به نسبت تخريب و جذب بهتري از خود نشان داد. پس از كامپوزيت كردن مس اكسيد سنتز شده با پيش ماده‌ي نيترات، با نسبت‌هاي مختلف از گرافن اكسيد، نانوكامپوزيت مس اكسيد-گرافن با نسبت وزني 1:5 بيش ترين ميزان تخريب و جذب را از خود نشان داد و توانست آلاينده‌ي رنگي متيلن آبي با غلظت بالاي ppm 200 را تنها در مدت زمان 30 دقيقه تا ميزان 98 درصد تخريب كند. اين در حالي است كه مس اكسيد سنتز شده با پيش ماده نيترات مس در شرايط مشابه تنها توانست آلاينده متيلن آبي با غلظت پايين ppm 20 را به ميزان 70 درصد تخريب كند. علت چنين بهبودي در نانوكامپوزيت را مي توان افزايش ميزان انتقال بار در كاتاليست پس از كامپوزيت كردن و همچنين خاصيت جذب بالاي ذاتي گرافن عنوان كرد.

1396/08/03

10/25/2017 12:00:00 AM

In this research, Copper oxide was synthesized using a simple co-precipitation method by different precursors (acetate, nitrate, and sulfate). All the synthesized materials were characterized using UV-visible, FT-IR, XRD techniques and the morphologies were studied using SEM images. Besides, the band gap of the synthesized material was investigated using DRS spectroscopy. For a comparative purpose, CuO was synthesized in two environmental conditions of pH, acidic and basic. After synthesizing of CuO, the photocatalytic activity of the prepared CuO was studied to determine its absorbance and performance in degradation of methylene blue. As the best performance obtained for the CuO synthesized in the acidic environment using copper nitrate precursor, it was chosen for the next synthesis. Graphene oxide was synthesized using a simple modified hummer’s method. Furthermore, two routes of hydrothermal and co-precipitation methods were used to synthesize the CuO/rGO nanocomposite. In order to investigate the effect of GO on characteristics of nanocomposite, the different weight ratios of GO to CuO (1:5, 1:10, 1:15, 1:20 and 1:25) were used. The results indicated that weight ratio of 1 to 5 (GO to CuO) has the highest amount of photocatalytic degradation and absorbance of methylene blue (200 ppm) as high as 97%, while the CuO could degrade a 20 ppm methylene blue about of 70%. This noticeable improvement can be attributed to intrinsic absorption property of graphene and the probable increase in the amount of charge career caused by formation of the composite.