28373

تهيه و شناسايي چارچوب هاي فلز-آلي دوفلزي و بررسي عملكرد اين تركيبات در كاهش كاتاليزگري نوري كروم شش ظرفيتي

كارشناسي ارشد

شيمي- علوم و فناوري نانو ـ نانوشيمي

1399

1402/3/10

وحيد صفري فرد

دانشكده شيمي

در اين پژوهش، چارچوب فلز-آلي Zr-UiO-67 و سه چارچوب فلز-آلي دوفلزي جديد Zr/Ce-UiO-67 با نسبت هاي مختلف زيركونيوم به سريم (1:0/5، 1:1/5، 1:3) از روش حلال گرمايي يك مرحله اي سنتز شده اند. مساحت سطح بالا اين چارچوب هاي فلز-آلي كه ناشي از اتصال دهنده هاي بلند 4،′4-بي فنيل دي كربوكسيليك اسيد (H2BPDC) و خواص نوري مناسب MOFهاي برپايه سريم، علاوه بر پايداري زياد، اين ساختارها را به گزينه اي مناسب در زمينه كاتاليزگري نوري تبديل كرده است. اين ساختارها با انواع روش هاي مشخصه يابي مثل پراش پرتو ايكس پودري، طيف سنجي زيرقرمز، تخلخل سنجي، تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي، مطالعات طيف سنجي فرابنفش، طيف سنجي نشر لومينسانس ارزيابي شدند. با افزايش مقدار سريم در ساختار، مقادير كاف نوار نمونه ها از 3/41 الكترون ولت در ساختار Zr-UiO-67 به 2/80 الكترون ولت در ساختار Zr/Ce-UiO-67(1:3) كاهش يافت. بنابراين، در ميان نسبت‌هاي جرمي مختلف، Zr/Ce-UiO-67(1:3) بالاترين بازده كاهش كاتاليزگري نوري كروم شش ظرفيتي (Cr(VI)) (93٪) را زير تابش نور مرئي در 90 دقيقه نشان داد. اين افزايش در فعاليت كاهشي ممكن است به افزودن مقدار زيادي نمك سريم نيترات 6 آبه ((Ce(NO3)3.6H2O مرتبط باشد كه منجر به ايجاد مكان‌هاي فعال متعدد براي واكنش‌هاي اكسايش-كاهش مي‌شود. همچنين، در مقايسه با Zr-UiO-67، اثر انتقال بار فلز به فلز (MMCT) منجر به جداسازي و انتقال برتر حامل‌هاي بار توليد شده از نور و كاهش نرخ نوتركيبي شده است كه منجر به عملكرد عالي Zr/Ce-UiO-67(1:3) به عنوان كاتاليزگري نوري جديد براي كاهش كروم (VI)شده است.

1402/03/21

Synthesis and characterization of bimetallic MOFs and investigating their efficiency in photocatalytic Cr(VI) reduction

5/30/2024 12:00:00 AM

Photocatalytic elimination of hexavalent chromium (Cr(VI)), which is known as a dangerous heavy metal has attracted attention from all around the world. In the current study, Zr-UiO-67 and three new bimetallic Zr/Ce-UiO-67 with various Zr-to-Ce ratios (1:0.5, 1:1:5, 1:3) have been synthesized through one-pot solvothermal route properly. The high specific surface area which is resulting from long linkers (H2BPDC) and excellent light utilization of Ce-based MOFs in addition to their great stability have made the structures a fine choice in the field of photocatalysis. Several characterization techniques were employed to confirm this hypothesis. The samples’ bandgap values were reduced from 3.41 to 2.80 eV by the increase of the Ce amount in the structure. Therefore, among various mass ratios, Zr/Ce-UiO-67(1:3) displayed the highest photocatalytic Cr(VI) reduction efficiency (93%) under visible light irradiation within 90 min. This enhancement in photoreduction activity might be related to the addition of a high amount of Ce(NO3)3.6H2O which results in numerous active sites for the redox reactions. Also, compared to pristine Zr-UiO-67, the effect of MMCT transition has led to superior separation and transmission of photo-induced charge carriers and decreased recombination rate which resulted in the great photocatalytic performance of Zr/Ce-UiO-67

چارچوب‌هاي فلز-آلي دوفلزي , كاتاليزگري نوري , كاهش كروم شش ظرفيتي , كاتاليزگر نوري دوفلزي , كاف نوار

Bimetallic metal−organic frameworks , Photocatalysis , Cr(VI) reduction , Bimetallic photocatalyst , Bandgap

Mahsa Bigham

Dr. Vahid Safari Fard