27851

تهيه و شناسايي نانوكامپوزيت‌هاي دو جزئي متخلخل از چارچوب‌هاي فلز-آلي و پروسكايت‌ها و بررسي عملكرد فوتوكاتاليزوري آن‌ها

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي معدني

1400

1401/11/17

وحيد صفري فرد

حسين دهقان

شيمي

در اين كار تحقيقاتي، كامپوزيت ناهمگن CsPbBr3/MOF-808 را با يك روش سنتز ساده به صورت مكانيكي شيمايي تهيه شد و از آن براي تخريب كاتاليزگري نوري آلاينده‌هاي آلي و معدني استفاده شده است. در ادامه خواص اين نانوكامپوزيت با استفاده از آناليزهاي PXRD، FT-IR، VSM، TGA، BET، DRS، FESEM و TEM بررسي شد. نتايج نشان داد كه اين ساختار كامپوزيتي با اندازه شكاف انرژي مناسب و كارايي بهتر نسبت به هر جزء آن به طور جداگانه، داراي قابليت‌هاي منحصر به فردي در زمينه انجام فرايند هاي فتوكاتاليزوري مي‌باشد. همچنين در ادامه اين پروژه به منظور بررسي بيشتر اثر اضافه شدن گروه عاملي بر روي لينكر و اثر حضور فلز ثانويه درون گره بر فعاليت كاتاليزگر نوري چارچوب MOF-808(Zr)، دو اصلاح ساختاري صورت گرفته است. در يك تركيب، چارچوب فلز-آلي با استفاده از گروه آمين عامل دار شد و ساختار MOF-808(NH2)x بدست آمد. در تركيب ديگر تلاش شد دو فلز زيركونيوم و سريم با نسبت 10:90 به صورت هم زمان در گره چارچوب فلز-آلي قرار گيرد و MOF-808(Zr/Ce) سنتز شد. در ادامه، هر دو اين تركيبات نيز به روش مكانوشيميايي با پروسكايت مورد نظر كامپوزيت شدند. در ادامه پژوهش، فعاليت كاتاليزگري نوري اين كامپوزيت‌ها جهت تخريب آنتي بيوتيك‌ها و همچنين كاهش كروم شش ظرفيتي در شرايط مختلف بررسي شد. بازده نتايج براي واكنش كاهش كروم براي تركيب CsPbBr3/MOF-808 برابر 92 درصد بود، و تركيبات اصلاح شده CsPbBr3/MOF-808(Zr/Ce) و CsPbBr3/MOF-808( NH2)x به ترتيب 2 و 6 درصد بازده بهتري براي براي كاهش كروم نسبت به تركيب اوليه نشان دادند و بازده واكنش تخريب را طي 120 دقيقه تا 94 و 98 درصد افزايش دادند. همچنين بازده تخريب آنتي بيوتيك سفترياكسون براي تركيب CsPbBr3/MOF-808 برابر 97 درصد بود. كه اين بازده براي دو تركيب اصلاح شده CsPbBr3/MOF-808(Zr/Ce) و CsPbBr3/MOF-808(NH2)x به ترتيب برابر با 99 و 100 درصد بود. اين نتايج نشان ميدهد هر دو اصلاح صورت گرفته مي تواند فعاليت كاتاليزگري نوري تركيب اصلي را بهبود دهد. مي بايست تاكيد شود كه قابليت تخريب چندين آلاينده توسط كامپوزيت هاي تهيه شده و همچنين جداسازي آسان كاتاليزگر از محيط واكنش، ازجمله برتري هاي اين كار نسبت به پژوهش‌هاي قبلي مي‌باشد. همچنين مكانيسم پيشنهادي براي انجام اين واكنش كاتاليزگر نوري با توجه به نوع منفي بودن هردو جز، طرح Z مي‌باشد. سيستم‌هاي كاتاليزگر نوري طرح Z دامنه استفاده از نور مرئي را گسترش ميدهند، جداسازي/انتقال حامل‌هاي بار را بهبود مي‌بخشند و كارايي فعاليت هاي كاتاليزگري نوري را به طور قابل توجهي افزايش مي‌دهند.

1401/11/24

Preparation and identification of two-component porous nanocomposites from metal-organic frameworks and perovskites and their photocatalytic performance

2/6/2024 12:00:00 AM

In this research work, we have designed the heterogeneous composite CsPbBr3/MOF-808 with a simple mechanochemical synthesis method and used it for the photocatalytic degradation of organic and inorganic pollutants. Next, the properties of this composite were investigated using PXRD, FT-IR, VSM, TGA, BET, DRS, FESEM and TEM analyses. It showed that this structure is better with the appropriate energy gap size and efficiency. Every part of the results has distinct characteristics for the individual. Also, in the continuation of this project, as a result of the structural modification made on MOF-808(Zr), make two new structures MOF-808-NH2 and MOF-808(Zr/Ce) by using the change of the organic binder in the first composition. . And 10% of cerium metals were added to the organic-metals of this synthesis and were composited with the desired perovskite by chemical mechanical method. In the continuation of the photocatalysis researches, these composites were investigated for the destruction of biotics and also the reduction of hexavalent chromium in different and optimal conditions. that the efficiency of the results for the chromium reduction reaction for the CsPbBr3/MOF-808 combination was equal to 92%, and the modified CsPbBr3/MOF-808(Zr/Ce) and CsPbBr3/MOF-808(NH2) combinations were 2 and 6% better efficiency, respectively. To reduce chromium compared to the combination whose efficiency was equal to 94 and 98%. Also, the degradation efficiency of ceftriaxone biotic for CsPbBr3/MOF-808 combination was 97%. that this efficiency for two modified compounds CsPbBr3/MOF-808(Zr/Ce) and CsPbBr3/MOF-808(NH2) was equal to 99 and 100%, respectively. which shows that the results for these two compounds are better than the main compound, and the reactions were done in 120 minutes. The simultaneous removal of several pollutants and the easy separation of the catalyst from the reaction environment is the superiority of this work compared to previous researches.

چارچوب‌هاي فلز-آلي , كاتاليزگر نوري , پروسكايت‌هاي معدني , ناهمگن

Metal-organic frameworks , Photocatalyst , mineral perovskites , heterojunction

Ali Asadi

Dr. Vahid Safarifard