22225

سنتز كامپوزيت هاي پايه گرافني جهت حذف آلاينده هاي آلي آب

كارشناسي ارشد

سراميك

1399/4/29

دكتر رحيم نقي زاده - دكتر هاجر قنبري

دكتر علي بيت اللهي

مواد و متالورژي

حذف آلاينده‌هاي آلي آب به روش فوتوكاتاليستي به‌عنوان يك روش سبز، يكي از مهم‌ترين موضوعاتي است كه در دستور كار پژوهشگران زيادي از سال 2010 تاكنون قرار گرفته است. در اين پايان‌نامه، نانوكامپوزيت‌هاي پايه گرافني فسفات ‌نقره و فسفات ‌روي با خاصيت فوتوكاتاليستي جهت حذف آلاينده‌هاي آلي آب سنتز و اثر حضور همزمان اكسيدگرافن و اكسيدگرافن كاهش‌يافته بررسي شدند. ابتدا سنتز اكسيدگرافن به روش اكسيداسيون شيميايي هامرز انجام شد. جهت تهيه نانوكامپوزيت‌ها از روش هم‌رسوبي و هيدروترمال و تركيب آن دو استفاده شد. از گرافن كاهش‌يافته تجاري و توليد شده به صورت درجا (به روش هيدروترمال) در بررسي اثر حضور همزمان اكسيدگرافن و اكسيدگرافن كاهش‌يافته استفاده شد. ارزيابي فازي نمونه‌ها با كمك آناليز پراش اشعه‌ي ايكس انجام گرفت و سپس با آناليز طيف‌سنجي مرئي- فرابنفش زمان تخريب آلاينده‌ي متيلن‌بلو با فرآيند تخريب فوتوكاتاليستي بررسي شد. آزمون طيف‌سنجي بازتابشي انتشاري جهت اندازه‌گيري شكاف انرژي، تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني براي مطالعه مورفولوژي، توزيع اندازه و نحوه چينش نانوذرات و نانوورقه‌ها، ‌طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز براي شناسايي پيوندها، طيف‌سنجي رامان براي مطالعات ساختاري و پيوندي و همچنين، طيف‌سنجي فوتولومينسانس جهت مقايسه بازتركيب حامل‌هاي بار و بررسي تاثير حضور اكسيدگرافن و گرافن كاهش‌يافته به‌كار بسته ‌شد. در الگوي پراش اشعه ايكس به‌دست‌آمده از نمونه‌هاي كامپوزيتي، فاز گرافني مشاهده نشد. در مقايسه نتايج جذب متيلن‌بلو روي تركيبات فسفاتي (فسفات نقره و فسفات روي) و نانوكامپوزيت‌هاي گرافني (اكسيدگرافن/ فسفات نقره/ نقره، اكسيدگرافن/ اكسيدگرافن كاهش يافته/ فسفات نقره/ نقره، اكسيدگرافن/ فسفات نقره- روي) به غير از نمونه فسفات روي، در ساير نمونه‌ها جذب و تخريب در نور مرئي مشاهده شد. حضور پيوندهاي فسفاتي و پيوندهاي متنوع اكسيدي اكسيدگرافن با استفاده از آناليز طيف‌سنجي فوريه مادون قرمز و رامان و همچنين، برهمكنش يون‌هاي نقره روي سطح نانوورقه‌هاي گرافني و پايداري ساختار كامپوزيت بعد از عمليات تخريب با طيف سنجي فوريه مادون قرمز تاييد شد. محاسبه شكاف باند انرژي باتوجه‌به پهناي جذب بالا در محدوده‌ي نور مرئي، تنها در برخي از نمونه‌ها ميسر شد كه مقادير آن به‌ترتيب در دونمونه‌‌ي فسفاتي (فسفات نقره و فسفات روي) به‌ترتيب برابر 34/2 وeV 04/3 و نمونه‌هاي كامپوزيت اكسيدگرافن/ فسفات نقره/ نقره سنتز شده به روش هيدروترمال در دو دماي °C60 و °C180، 57/2 و eV 42/2 حاصل شد. شكاف انرژي تمامي نمونه‌ها به غير از فسفات روي در محدده طول موج مرئي قرار دارند. احتمالا سنتز و توزيع نانوذرات فسفات نقره در حضور اكسيدگرافن و اكسيدگرافن كاهش‌يافته منجربه كاهش بازتركيب جفت الكترون و حفره و كاهش شدت پيك فوتولومينسانس در اين نمونه‌ها شده‌است. مقايسه‌ي نمونه ‌هاي كامپوزيت اكسيدگرافن/ فسفات نقره- روي و اكسيدگرافن/ فسفات نقره/ نقره نشان داد كه امكان جايگزيني بخشي از نقره با روي با حفظ قابل قبول خواص ميسر است. تخريب متيلن‌بلو توسط پوشش‌ كامپوزيتي اكسيدگرافن/ فسفات نقره تهيه شده به صورت درجا به روش هيدروترمال در دماي °C180 بر روي مرجان‌هاي آب‌هاي خليج فارس با موفقيت طي 1 روز در نور خورشيد انجام گرفت.

1399/06/30

Graphene- based nanocomposite Synthesis for the photocatalytic removal of organic pollutant of water

7/20/2021 12:00:00 AM

Photocatalytic removal of organic water pollutants as a green method, one of the most important issues that have drawn wide attention since 2010. In this dissertation, photocatalytic properties of graphene-phosphate, silver-zinc phosphate nanocomposites, and effect simultaneous presence of reduced graphene oxide and graphene oxide were investigated to removed organic pollutant. First, the synthesis of graphene oxide was synthesized by the Hammers' method. Co-precipitation and hydrothermal methods were used to prepare nanocomposites. Effect of the simultaneous presence reduced graphene oxide and graphene oxide Was evaluated with two types of reduced graphene oxide: In-situ synthesize (by hydrothermal method) and commercially reduce reduced graphene oxide. XRD, FT-IR, Raman spectroscopy, UV-Vis DRS, UV-Vis, PL, and FE-SEM were used. Degradation of Methylene blue was performed in all samples except Zn3(PO4)2 do to wide it's band gap about 3.04 eV. The band gap were abtained about 2.34, 2.57, and 2.42 in Ag3PO4 and GO/Ag3PO4/Ag for Two samples synthesized by hydrothermal method at 60°C and 180°C , respectively.