شماره ركورد
34410
پديد آورنده
شهرزاد مسچيان مقدم
عنوان
بررسي اثر درصد وزني مكسين بر خواص فوتوكاتاليستي كامپوزيت فريت روي-مكسين سنتزشده به روش همرسوبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/29
استاد راهنما
مسعود هاشمي نياسريسيد حسين رضوي
استاد مشاور
سيد مرتضي مسعود پناه
دانشكده
دانشكده مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
تخريب فوتوكاتاليستي آلايندههاي آلي پايدار مانند متيلن بلو، يك راهبرد حياتي براي تصفيه آب و حفاظت از محيط زيست است. با اين حال، كارايي عملي فريت روي (ZnFe₂O₄)، يك فوتوكاتاليست نويدبخش فعال در نور مرئي بهدليل بازتركيب سريع جفتهاي الكترون-حفره و سطح ويژه پايين با محدوديت مواجه است. در اين پژوهش، براي غلبه بر اين چالشها، يك ناهمگونساختار (Heterostructure) يعني (ZnFe₂O₄/Ti₃C₂Tₓ) با استفاده از روش همرسوبي در حضور گلايسين بهعنوان ماده فعال سطحي (Surfactant) سنتز شد. نانوكامپوزيتهاي حاصل با درصدهاي وزني مختلف مكسين (5، 10 و 15 درصد) با روشهايي نظير XRD، رامان، UV-Vis DRS، SEM، PL و آزمونهاي الكتروشيميايي مشخصهيابي شدند. نتايج نشان داد كه نانوذرات فريت روي (ZnFe₂O₄) بهطور يكنواخت بر روي سطح نانوورقههاي مكسين (MXene) توزيع شدهاند و يك پيوند ناهمگون (Heterojunction) كارآمد در فصل مشترك دو ماده تشكيل شده است. نمونه مناسب (ZFO-M10) تحت تابش نور مرئي، كارايي تخريب خوبي از خود نشان داد و موفق شد در شرايط بهينه (pH=10) و طي 180 دقيقه، 82% از رنگ متيلن بلو را تجزيه كند. اين ميزان تخريب، بهبودي 65 درصدي نسبت به فريت روي خالص را نشان ميدهد و ثابت نرخ واكنش آن (min⁻¹ 0091/0k = ) حدود 8 برابر بيشتر از نمونه خالص (min⁻¹ 0011/0k = ) بود. مطابق با نتايج آزمون هاي امپدانس الكتروشيميايي و آزمون جريان نوري ، اين عملكرد برتر به جداسازي و انتقال كارآمدتر حاملهاي بار در ناهمگونساختار نسبت داده ميشود. اين ناهمگونساختار پايدار و قابل بازيافت، راهكاري مؤثر براي تصفيه پسابهاي صنعتي ارائه ميدهد
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/05
عنوان به انگليسي
A Novel ZnFe2O4/Ti3C2Tx Heterostructure for Efficient Photocatalytic Degradation of Methylene Blue
تاريخ بهره برداري
10/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
شهرزاد مسچيان مقدم
چكيده به لاتين
The photocatalytic degradation of methylene blue is a crucial process for environmental remediation. However, the performance of zinc ferrite (ZnFe₂O₄) as a visible-light photocatalyst is often limited by its low surface area and rapid electron-hole recombination. To overcome these limitations, we synthesized a new type of zinc ferrite/MXene (Ti₃C₂Tx) heterostructure via a co-precipitation method involving glycine as a surfactant, which significantly enhanced the crystallinity and morphology of the zinc ferrite nanoparticles. The resulting composites, referred to as ZnFe₂O₄-MXene5, ZnFe₂O₄-MXene10, and ZnFe₂O₄-MXene15 (corresponding to zinc ferrite with 5, 10, and 15 wt% MXene, respectively), were thoroughly characterized using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy, scanning electron microscopy, photoluminescence spectroscopy, and electrochemical techniques, revealing well-distributed MXene nanosheets across the zinc ferrite surface and confirming the formation of an efficient heterojunction. The photocatalytic activity of the optimized ZnFe₂O₄-MXene10 composite was evaluated under visible light irradiation at varying pH levels. The ZnFe₂O₄-MXene10 composite achieved 82% degradation of methylene blue within 180 minutes at pH 10, representing a 65% improvement over pure zinc ferrite. The rate constant for ZnFe₂O₄-MXene10 (k = 0.0091 min⁻¹) was approximately 8.3 times higher than that of pure zinc ferrite (k = 0.0011 min⁻¹). Electrochemical impedance spectroscopy and photocurrent response measurements confirmed that the enhanced performance resulted from improved charge separation and transfer efficiency at the established heterojunction interface. This stable and highly efficient ZnFe₂O₄-MXene10 heterostructure offers a promising approach for sustainable wastewater treatment, demonstrating significant potential for practical industrial applications in organic pollutant remediation.
كليدواژه هاي فارسي
زينك فريت , مكسين , ناهمگون ساختار , متيلن بلو
كليدواژه هاي لاتين
Zinc ferrite , Mxene , Heterojunction , methylene blue
Author
Shahrzad Messchian Moghadam
SuperVisor
M.Hasheminiasari, SH.Razavi