شماره ركورد
34470
پديد آورنده
محدثه سارباني
عنوان
سنتز نانو كامپوزيت CuFe2O4/g-C3N4 و بررسي رفتار فوتوكاتاليستي آن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/8/6
استاد راهنما
دكتر سميه اعلم الهدي
استاد مشاور
-
دانشكده
مواد
چكيده
فوتوكاتاليستها، بهدليل توانايي تبديل انرژي نوري به انرژي شيميايي و تجزيه آلايندهها، بهعنوان راهكاري پايدار در حفاظت از محيط زيست و توليد انرژي پاك، شناخته ميشوند. در اين ميان، فريت مس (CuFe₂O₄) بهدليل داشتن گاف انرژي نسبتاً باريك از قابليت جذب مؤثر نور مرئي برخوردار است. تركيب CuFe₂O₄ با كربن نيتريد گرافيتي (g-C₃N₄) بهواسطه همافزايي الكتروني، سازگاري ساختاري و هزينه پايين، منجر به بهبود جدايش بارهاي نوري و ارتقاي كارايي فوتوكاتاليستي ميشود. در اين پژوهش نانوذرات CuFe2O4 به روش احتراق محلولي سنتز شد. از تركيب درصدهاي وزني متفاوت (10،20،30%) CuFe2O4 به همراه ملامين، كامپوزيت CuFe2O4/g-C3N4 به روش كلسيناسيون تهيه شد. خواص ساختاري و نوري پودرهاي سنتزشده با استفاده از آناليزهاي XRD، FTIR، FESEM،BET ، DRS، PL و VSMمورد بررسي قرار گرفت. در نتايج آزمون XRD، CuFe2O4 و فازهاي ثانويه Fe2O3، CuO و Cu شناسايي و گزارش شدند. همچنين دركامپوزيت CuFe2O4/g-C3N4 پيك¬هاي Fe2O3 و CuO مشاهده شدند. بر اساس نتايج FESEM، ذرات CuFe2O4 به صورت آگلومره¬هايي به شكل كروي يا شبه كروي درآمدند و بر روي صفحات g-C3N4 توزيع شدند. با توجه به نتايج FTIR پيوند Fe-O مربوط به نمونهي CuFe2O4 و پيوندهاي كششي حلقههاي هتروسيكل آروماتيك C-N وC=N ، براي g-C₃N₄گزارششدند. بر اساس نتايج حاصل از آزمون BETو VSMبه ترتيب مساحت سطح ويژه و مقدار مغناطش اشباع براي كامپوزيت(%70wt)CuFe₂O₄/g-C3N4، m2.g-1 20 و emu/g3 به دست آمد. براساس نتايج حاصل از DRS، گاف انرژي آن eV25/2 گزارش¬شد. شدت PL كامپوزيت در مقايسه با
g-C3N4 به شدت كاهش يافت. اثر غلظت رنگدانه متيلن¬بلو (ppm 2، 3، 5) و اثر pH (5، 7، 9) بر عملكرد فوتوكتاليستي بررسي شد. بيشينه تجزيه فوتوكاتاليستي متيلنبلو براي نانوكامپوزيت
(%wt70) CuFe₂O₄/g-C₃N₄در 9 pH= و غلظتppm 2 ، برابر %82 است و ثابت نرخ واكنش آن min-1 005/0 محاسبهشد. تخريب آنتيبيوتيك تتراسايكلين هم مورد بررسي قرار گرفت. بالاترين ميزان تجزيه فوتوكاتاليستي اين آلاينده برابر 80% توسط CuFe2O4 خالص به دست آمد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/03
عنوان به انگليسي
Synthesis of CuFe₂O₄/g-C₃N₄ Nanocomposite and Investigation of Its Photocatalytic Behavior
تاريخ بهره برداري
10/28/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محدثه سارباني ضامنجاني
چكيده به لاتين
Photocatalysts are recognized as a sustainable solution for environmental protection and clean energy production due to their ability to convert light energy into chemical energy and degrade pollutants. Among them, copper ferrite (CuFe₂O₄), owing to its relatively narrow band gap, exhibits effective visible-light absorption capability. The combination of CuFe₂O₄ with graphitic carbon nitride (g-C₃N₄), through electronic synergistic effects, structural compatibility, and low cost, leads to enhanced photogenerated charge separation and improved photocatalytic performance.In this study, CuFe₂O₄ nanoparticles were synthesized via the solution combustion method. CuFe₂O₄/g-C₃N₄ composites were prepared by calcination using different weight percentages of CuFe₂O₄ (10, 20, and 30 wt%) mixed with melamine. The structural, morphological, magnetic, and optical properties of the synthesized powders were investigated using XRD, FTIR, FESEM, BET, DRS, PL, and VSM analyses. XRD results confirmed the formation of CuFe₂O₄ along with secondary phases of Fe₂O₃, CuO, and Cu. In the CuFe₂O₄/g-C₃N₄ composites, Fe₂O₃ and CuO peaks were also observed. FESEM images revealed that CuFe₂O₄ particles formed spherical or quasi-spherical agglomerates distributed on the g-C₃N₄ sheets. According to FTIR results, the Fe–O vibration band corresponding to CuFe₂O₄ was detected at 565 cm⁻¹, while the stretching vibrations of aromatic heterocyclic C–N and C=N bonds for g-C₃N₄ were observed in the range of 1200–1700 cm⁻¹ and at 810 cm⁻¹.BET analysis indicated that the specific surface area of the CuFe₂O₄/g-C₃N₄70wt% composite was 20 m².g⁻¹. The saturation magnetization of the CuFe₂O₄/g-C₃N₄70wt% composite was measured to be 3 emu.g⁻¹. Based on DRS results, the band gap energy was estimated to be 2.25 eV. The PL intensity of the composite was significantly reduced compared to that of pure g-C₃N₄, indicating suppressed electron–hole recombination. The effects of methylene blue dye concentration (2, 3, and 5 ppm) and pH (5, 7, and 9) on the photocatalytic performance were investigated. The reaction rate constant for the 70 wt% CuFe₂O₄/g-C₃N₄ nanocomposite was calculated to be 0.051 min⁻¹. The maximum photocatalytic degradation efficiency of methylene blue reached 82% at pH 9 and a dye concentration of 2 ppm using the CuFe₂O₄/g-C₃N₄70wt% nanocomposite. In addition, the photocatalytic degradation of tetracycline antibiotic wa₄.s examined, and the highest degradation efficiency (80%) was achieved using pure CuFe₂O.
كليدواژه هاي فارسي
فريت مس- سنتز احتراق محلولي- عملكرد فوتوكاتاليستي- رنگدانه¬¬- آنتي¬بيوتيك- نانوكامپوزيت.
كليدواژه هاي لاتين
Copper ferrite – solution combustion synthesis – photocatalytic performance – dye – antibiotic – nanocomposite
Author
mohadese sarebani
SuperVisor
Dr. Alamolhoda