شماره ركورد
30896
پديد آورنده
هادي حسني اردشيري
عنوان
سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت هاي جديد بر پايه هتروپلي آنيون ساندويچي- چارچوب هاي فلز-آلي (MOFs) و هتروپلي آنيون كگيني-سراميك به عنوان نانوكاتاليزورهاي جديد و موثر براي فرايندهاي اكسايش گوگرد و آب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي آلي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/2/19
استاد راهنما
دكتر حسين غفوري-دكتر محمد علي رضواني
استاد مشاور
استاد مشاور نداشتم
دانشكده
شيمي
چكيده
در عصر حاضر، توجه به انجام فرآيندهاي سبز و سازگار با محيط زيست به منظور گسترش استفاده از كاتاليست هاي جامد در بخش هاي پژوهشي و صنعت به شدت افزايش يافته است. اين موضوع، از طريق انجام فعاليت هاي پژوهشي در حوزه آكادميك و در نهايت انتقال آن به عرصه صنعت، تحت توجه قرار گرفته است. در اين پروژه، براي توليد سوخت با محتواي گوگرد كمتر (S ≤10 ppm)، يك نانوكامپوزيت جديد از طريق كپسوله سازي خوشه هاي پلي اكسومتالات ساندويچي (Fe2W18Fe4) روي سطح MOF-Ni-100 براي اولين بار سنتز شد. روشهاي مختلفي از جمله تكنيكهاي FT-IR، UV-vis، XRD، SEM، EDX و BET براي شناسايي ويژگيهاي ماده سنتز شده استفاده شد. نانوكامپوزيت Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 به عنوان يك ماده بالقوه براي انجام گوگرد زدايي اكسايشي (ODS) روي بنزين واقعي و مدل مورد استفاده قرار گرفت. عملكرد كاتاليزوري نانوكاتاليست توسط پراكسيد هيدروژن/ استيك اسيد (H2O2/CH3COOH) به عنوان سيستم اكسيد كننده با نسبت حجمي 2:1 مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج ODS، 1/0 گرم Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 در دماي 35 درجه سانتي گراد و به مدت 60 دقيقه منجر به راندمان گوگرد زدايي قابل توجه (%98 ≥) در شرايط عملياتي بهينه شد. علاوه بر اين، اشاره شد كه كاهش قابل توجهي در غلظت كل گوگرد در بنزين واقعي مشاهده شد كه از 4995/0 به 0115/0 درصد وزني كاهش يافت. همچنين نانوكامپوزيت سنتز شده Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 به عنوان يك كاتاليزور ناهمگن بالقوه در فرآيند اكسايش آب به منظور واكنش تكامل اكسيژن (OER) در شرايط pH خنثي (N2-اشباع شده از 1/0 مولار Na2SO4) مورد ارزيابي قرار گرفت. ويژگي هاي الكتروشيميايي نانوكامپوزيت Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 از طريق روش هاي ولتامتري چرخه اي (CV)، ولتامتري رفت و برگشتي خطي (LSV) و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) ارزيابي شد. نانوكاتاليست مورد نظر پتانسيل شروع كم 1/1 ولت بر حسب NHE و اضافه پتانسيل پايين mV 269 را در چگالي جريان 10 mA.cm-2 و با شيب تافل 73 mV.dec-1 نشان داد. در ادامه يكي از اهداف پروژه ، توسعه مواد الكترود با ظرفيت بالا به منظور ذخيره سازي هيدروژن و رسيدگي به پيچيدگيهاي فزاينده ناشي از بحران انرژي مي باشد. به اين منظور، يك نانوكامپوزيت جديد از طريق تثبيت نمك پتاسيم پلي اكسومتالات كگيني حفره دار شده با روي (H6[ZnW12O40]) در سطح سراميك NiZn2O4 سنتز شد. نانوكامپوزيت سنتز شده (ZnW12O40/NiZn2O4) با روش هاي FT-IR، UV-vis، XRD، SEM، EDX، BET و TGA-DTG شناسايي شد. علاوه بر اين، ويژگيهاي الكتروشيميايي مواد با استفاده از CV و كرنوپتانسيومتري شارژ-تخليه (CHP) مورد بررسي قرار گرفت. چرخه اول ذخيره سازي هيدروژن توسط نانوكامپوزيت با چگالي جريان 2 mA در محيط KOH 6M منجر به قابليت دشارژ هيدروژن با مقدار 340 mAh/g شد كه متعاقباً پس از 20 بار ذخيره سازي به mAh/g 900 افزايش يافت
تاريخ ورود اطلاعات
1403/03/02
عنوان به انگليسي
Synthesis and characterization of new nanocomposites based on sandwich heteropolyanion-metal-organic frameworks (MOFs) and Keggin heteropolyanion -ceramic as new and effective nanocatalysts for sulfur and water oxidation processes
تاريخ بهره برداري
5/8/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
هادي حسني اردشيري
چكيده به لاتين
In the contemporary time, there has been a notable rise in the focus on implementing eco-friendly processes, particularly in utilizing solid catalysts within the realms of research and industry. This surge in attention has prompted extensive research endeavors within academic circles, eventually leading to practical applications in industrial settings. Within the scope of this particular study, a new nanocomposite was synthesized for the purpose of producing fuel with reduced sulfur content (S ≤10 ppm), involving the encapsulation of sandwich-type polyoxometalate clusters (Fe2W18Fe4) on the surface of MOF-Ni-100 for the first time. Various techniques, such as FT-IR, UV-vis, XRD, SEM, EDX, and BET were employed to characterize the properties of the synthesized material. The Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 nanocomposite exhibited promising potential as a catalyst for oxidative desulfurization (ODS) of both real and model gasoline. The catalytic efficiency of this nanocatalyst was evaluated using a hydrogen peroxide/acetic acid (H2O2/CH3COOH) oxidizing system at a volume ratio of 2:1. The results of the ODS tests indicated that 0.1 g of Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 at 35 °C for 60 min achieved a substantial desulfurization efficiency (≥98%) under optimized operating conditions. Furthermore, a notable reduction in total sulfur concentration was observed in real gasoline, decreasing from 0.4995 to 0.0115 wt%. Additionally, the Fe2W18Fe4@MOF-Ni-100 nanocomposite was assessed as a heterogeneous catalyst for the water oxidation process in the oxygen evolution reaction (OER) under neutral pH conditions (N2-saturated from 0.1 M Na2SO4). The electrochemical characteristics of the nanocomposite were studied through cyclic voltammetry (CV), linear sweep voltammetry (LSV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The nanocatalyst demonstrated a low onset potential of 1.1 V vs. NHE, an overpotential of 269 mV at a current density of 10 mA.cm-2, and a Tafel slope of 73 mV.dec-1. Moreover, a key objective of the project is the advancement of electrode materials with high capacity to facilitate hydrogen storage and address the escalating challenges stemming from the energy crisis. To this end, a new nanocomposite was synthesized by immobilizing the potassium salt of Keggin-type polyoxometalate substituted with Zn (H6[ZnW12O40]) on the surface of NiZn2O4 ceramic. The synthesized nanocomposite (ZnW12O40/NiZn2O4) was characterized using FT-IR, UV-vis, XRD, SEM, EDX, BET, and TGA-DTG techniques. Furthermore, the electrochemical properties of the materials were explored through CV and charge-discharge chronopotentiometry (CHP) analyses. The initial cycle of hydrogen storage by the nanocomposite in a 6M KOH medium, at a current density of 2 mA, yielded a hydrogen discharge capacity of 340 mAh/g, which progressively increased to 900 mAh/g after 20 storage cycles
كليدواژه هاي فارسي
پلي اكسومتالات , MOF-Ni-100 , گوگردزدايي اكسايشي , اكسايش آب , ذخيره سازي هيدروژن
كليدواژه هاي لاتين
Polyoxometalate , MOF-Ni-100 , Oxidative desulfurization , Water oxidation , Hydrogen storage
Author
Hadi Hassani Ardeshiri
SuperVisor
Hossein Ghafuri-Mohammad Ali Rezvani