شماره ركورد
34317
پديد آورنده
مائده حسين زاده
عنوان
بررسي تاثير پارامترهاي سنتز كامپوزيت تيتانيم دي اكسيد و بيسموت وانادات جهت حذف آلاينده هاي آلي
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/09/17
استاد راهنما
آقاي دكتر سيد مرتضي مسعودپناه- آقاي دكتر اميرمحمود بخشايش
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مواد
چكيده
آلايندههاي آلي پايدار بهدليل سميت و اثرات زيستمحيطي بلندمدت، چالشي جدي براي منابع آبي محسوب ميشوند. در اين پژوهش، بهمنظور توسعهي فتوكاتاليست كارآمد تحت نور مرئي، كامپوزيت BiVO₄/TiO₂ به روش سنتز احتراقي محلولي با سوخت اوره تهيه و بررسي شد. ابتدا TiO₂ با سوختهاي مختلف (اوره، گلايسين و اسيدسيتريك) سنتز و مقايسه گرديد؛ نمونهي TiO₂-اوره بهدليل رفتار فتوكاتاليستي بهتر (و نيز ويژگيهاي نوري/ساختاري مناسبتر نسبت به ساير سوختها) بهعنوان پايهي كامپوزيت انتخاب شد. سپس كامپوزيتهاي BiVO₄/TiO₂ با نسبتهاي وزني مختلف (10 تا 50٪ BiVO₄) سنتز شدند. نتايج XRD و FESEM تشكيل موفق فازهاي دوگانه و ايجاد پيوند ناهمگون پايدار را تأييد كرد.
نتايج DRS و PL نشان داد كه افزودن BiVO₄ موجب گسترش جذب به ناحيه مرئي و كاهش انرژي باندگپ تا حدود eV 4/2 شده است؛ هدف از اين كاهش باندگپ، افزايش جذب نور مرئي و در نتيجه افزايش توليد حاملهاي بار مؤثر و بهبود فعاليت فتوكاتاليستي بود. آزمونهاي فتوكاتاليستي تحت نور مرئي نشان داد كه كامپوزيت 30٪ BiVO₄/TiO₂ بهترين عملكرد را داشته و در شرايط قليايي حدود 95٪ و در محيط اسيدي حدود 70٪ رنگ متيلن بلو را تجزيه كرد كه به جداسازي مؤثر الكترون–حفره و انتقال بار در فصل مشترك نسبت داده ميشود.
براي ارزيابي خواص ضدباكتريايي، آزمون شمارش سلول زنده عليه باكتريهاي گرممثبت و گرممنفي انجام شد. نتايج نشان داد كه TiO₂-اوره و كامپوزيت BiVO₄/TiO₂30% بيشترين فعاليت ضدباكتريايي را داشته و در غلظت ppm 5000 ، ميزان مهار رشد باكتريها حدود 99%/99 بهدست آمد كه به توليد گونههاي فعال اكسيژن و تخريب ديواره سلولي نسبت داده ميشود. در مجموع، روش سنتز احتراقي محلولي با سوخت اوره روشي سريع، اقتصادي و كارآمد براي توليد كامپوزيتهاي BiVO₄/TiO₂ با عملكرد بالا در تصفيه آلايندهها معرفي ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/14
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effect of Synthesis Parameters of Titanium Dioxide–Bismuth Vanadate Composite for the Removal of Organic Pollutants
تاريخ بهره برداري
12/18/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مائده حسين زاده
چكيده به لاتين
Persistent organic pollutants pose a serious challenge to water resources due to their toxicity and long-term environmental impacts. In this study, a BiVO₄/TiO₂ composite photocatalyst was synthesized via the solution combustion method using urea as fuel, aiming to develop an efficient visible-light-driven photocatalyst. Initially, TiO₂ was synthesized using different fuels (urea, glycine, and citric acid) and comparatively evaluated; the urea-derived TiO₂ exhibited superior photocatalytic performance along with more favorable optical and structural properties and was therefore selected as the composite support. Subsequently, BiVO₄/TiO₂ composites with various BiVO₄ weight ratios (10–50 wt%) were prepared.
XRD and FESEM analyses confirmed the successful formation of the dual-phase structure and a stable heterojunction between TiO₂ and BiVO₄. UV–Vis DRS and PL results revealed that the incorporation of BiVO₄ extended light absorption into the visible region and reduced the bandgap energy to approximately 2/4 eV This bandgap narrowing was intentionally achieved to enhance visible-light utilization, promote effective charge carrier generation, and improve photocatalytic activity. Photocatalytic experiments under visible-light irradiation demonstrated that the 30 wt% BiVO₄/TiO₂ composite exhibited the highest performance, achieving approximately 95% degradation of methylene blue under alkaline conditions and about 70% under acidic conditions, which is attributed to efficient charge separation and interfacial charge transfer.
The antibacterial properties were evaluated using the viable cell counting method against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. The results indicated that urea-derived TiO₂ and the 30 wt% BiVO₄/TiO₂ composite showed the highest antibacterial activity, achieving approximately 99/99% bacterial growth inhibition at a concentration of 5000 ppm. This activity is attributed to the generation of reactive oxygen species and subsequent disruption of bacterial cell walls. Overall, solution combustion synthesis using urea is demonstrated to be a rapid, cost-effective, and efficient approach for producing BiVO₄/TiO₂ composites with high photocatalytic and antibacterial performance for pollutant remediation.
كليدواژه هاي فارسي
سنتز احتراقي , تيتانيم دي اكسيد , بيسموت وانادات , كامپوزيت , فتوكاتاليست
كليدواژه هاي لاتين
Combustion synthesis, Titanium dioxide, Bismuth vanadate, Composite, Photocatalyst
Author
Maedeh Hosseinzadeh
SuperVisor
Dr. Seyyed Morteza Masoudpanah Dr. Amirmahmoud Bakhshayesh