• 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