26228

بررسي اثر دما و افزودني بر ريزساختار و خواص فوتوكاتاليستي نانوكامپوزيت بر پايه ي اكسيد روي و كالكوژنيد

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- سراميك

1397

1400/11/30

دكتر جعفر جوادپور- دكتر سيد محمد ميركاظمي

ندارد

مهندسي مواد و متالورژي

براي بهبود عملكرد فوتوكاتاليست¬ها از روش¬هايي مانند افزودن يون فلزي و ايجاد ساختارهاي ناهمگن استفاده مي¬شود. در بين ساختارهاي ناهمگن موجود، MoS2/ZnO يك فوتوكاتاليست جذاب مي¬باشد. تركيب MoS2 با ZnO، به دليل شكاف باند باريك آن، موجب بهبود خواص فوتوكاتاليستي ZnO مي¬گردد. بررسي اثر افزودني و تشكيل ساختار ناهمگن به صورت همزمان، بر خواص فوتوكاتاليستي MoS2 و ZnO نياز به مطالعات بيشتري دارد. در كار حاضر، ابتدا MoS2 به روش هيدروترمال سنتز شده¬است و يون Mg با درصدهاي مولي مختلف به آن افزوده شده¬است. در مرحله¬ي بعدي ZnO به روش رسوبي تهيه شد و يون Co با نسبت¬هاي مولي مختلف به آن افزوده شد. در نهايت نمونه¬هاي بهينه از هر گروه با يكديگر كامپوزيت شدند. اثر زمان، افزودن يون فلزي و تغيير منبع افزودني مورد بررسي قرار گرفت. آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، طيف¬سنجي رامان (Raman)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميدان (FE-SEM)، طيف¬سنجي DRS، جذب/ واجذب نيتروژن، طيف سنجي فوتولومينسانس و طيف سنجي نور فرابنفش- مرئي (UV-Vis) براي بررسي خواص نمونه¬ها استفاده شد. از نمونه¬هاي پودري براي آزمون فوتوكاتاليستي استفاده شد. بر اساس نتايج، ايجاد ساختار ناهمگن به طور چشمگيري موجب افزايش بازدهي تخريب مي¬شود. بازدهي تخريب نمونه¬هايي كه فقط آلاييده شده¬بودند بسيار كمتر از كامپوزيت بهينه بود. نمونه¬هاي MoS2 خالص و نمونه-هاي اصلاح شده¬ي آن داراي فاز 2H-MoS2 بودند و ZnO نمونه¬هاي آلاييده شده¬ي آن داراي فاز ورتزيت بودند. براي MoS2 تغيير زمان سنتز تفاوت چنداني ايجاد نمي¬كند، همچنين مقدار Mg بيش از نوع ماده اوليه¬ي آن بر خواص MoS2 اثرگذار است. افزودن Co به ZnO بر مورفولوژي و پاسخ نوري آن اثرگذار است و موجب تغييير مورفولوژي و افزايش جذب نور در ناحيه¬ي فرابنفش- مرئي مي¬شود. كامپوزيت بهينه 89% بازدهي تخريب طي زمان min 120 براي رنگ MB را به نمايش گذاشت.

1400/12/18

Investigation of the effect of temperature and additive on the microstructure and photocatalytic properties of nanocomposites based on zinc oxide and calcogenide

2/19/2023 12:00:00 AM

To improve the performance of photocatalysts, methods such as adding metal ions and creating heterogeneous structures are used. Among the existing heterogeneous structures, MoS2 / ZnO is an attractive photocatalyst. The combination of MoS2 with ZnO improves the photocatalytic properties of ZnO due to its narrow band gap. Investigation of the effect of dopant and formation of heterogeneous structure simultaneously on the photocatalytic properties of MoS2 and ZnO requires further studies. In the present work, MoS2 was first synthesized by hydrothermal method and Mg ions with different molar percentages were added to it. In the next step, ZnO was prepared by precipitation method and Co ions with different molar ratios were added to it. Finally, the optimal samples from each group were composite together. The effect of time, doping of metal ions and change of dopant source was investigated. X-ray diffraction (XRD) analysis, Fourier transform infrared (FTIR), Raman spectroscopy, Scanning electron microscopy (SEM), Scanning field emission electron microscope (FE-SEM), DRS spectroscopy, Nitrogen adsorption-desorption, Photoluminescence spectroscopy and Ultraviolet-Visible light spectroscopy (UV-Vis) were used to evaluate the properties of the samples. Powder samples were used for photocatalytic test. According to the results, creating a heterogeneous structure significantly increases the degradation efficiency. The degradation efficiency of the doped samples was much lower than that of the optimal composite. Pure MoS2 samples and modified samples had 2H-MoS2 phase. ZnO and doped samples had Wertzite phase. For MoS2, the change in synthesis time does not make much difference, also the amount of Mg more than the type of raw material affects the properties of MoS2. Addition of Co to ZnO affects its morphology and light response and changes the morphology and increases light absorption in the ultraviolet-visible region. Optimal composite showed 89% degradation efficiency over 120 min for MB paint.

نانوكامپوزيت MoS2/ZnO , متيلن بلو , فرايند هيدروترمال , فوتوكاتاليست , تخريب رنگ آلي

MoS2/ZnO nanocomposite , methylene blue , hydrothermal process , photocatalyst , degradation of organic dye

Gelare Nosrati

Dr. Javadpour, Dr. Mirkazemi