شماره ركورد
34500
پديد آورنده
پرديس ملك محمدي
عنوان
طراحي و تهيهي مونوليتهاي پليمري حاوي چارچوبهاي فلز-آلي نانوساختارحاوي فلز آهن جهت حذف آلايندههاي زيست محيطي به روش كاتاليزگري نوري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي معدني
سال تحصيل
1402-1404
تاريخ دفاع
1404/09/29
استاد راهنما
دكتر وحيد صفري فرد
استاد مشاور
-
دانشكده
دانشكده شيمي
چكيده
اين پژوهش بر سنتز و بهكارگيري مونوليتهاي پليمري حاوي چارچوبهاي فلز-آلي نانوساختار مبتني بر آهن، بهويژهFe-BTC ، براي حذف آلايندههاي زيستمحيطي متمركز است. كروم(VI) بهعنوان يكي از آلايندههاي سمي و پايدار، تهديدي جدي براي سلامت انسان و محيط زيست محسوب ميشود. فرآيند كاتاليزگري نوري با استفاده از نور مرئي و مواد فعال نوري، روشي نوين و كمهزينه براي كاهش اين آلايندهها به تركيبات كمخطرتر مانند كروم(III) ارائه ميدهد. ساختار متخلخل، سطح ويژه بالا و قابليت جذب نور مرئي، MOFها را به گزينهاي مناسب در اين زمينه تبديل كرده است. با اين حال، استفاده از MOFها به شكل پودر با مشكلاتي مانند جداسازي دشوار، تجمع ذرات و كاهش سطح فعال همراه است. در اين پژوهش براي رفع اين چالشها از مونوليتهاي پليمري كيتوسان بهعنوان بستر استفاده شده است. كيتوسان به دليل زيستسازگاري، داشتن گروههاي آميني و هيدروكسيلي، و قابليت برهمكنش قوي با يونهاي فلزي، شرايط ايدهآلي براي تثبيت و پراكندگي يكنواخت نانوذرات Fe-BTC فراهم ميكند. سنتز بهصورت درجا و از طريق وارد كردن يونهاي آهن به ساختار مونوليت و افزودن اتصال دهندهي آلي BTC انجام شده و شرايط واكنش بهينهسازي گرديده است. در مرحله ارزيابي عملكرد، كارايي كاتاليزگري نوري مونوليتها در كاهش كروم(VI) تحت تابش نور مرئي بررسي و اثر عواملي چون pH، شدت نور و غلظت كاتاليزور مطالعه شد. آزمايشها شامل 30 دقيقه در شرايط تاريكي براي برقراري تعادل جذب و واجذب و سپس 30 دقيقه تابش نور مرئي با شدت 50 وات انجام گرفت. نتايج نشان داد كه مونوليتهاي پليمري Fe-BTC@Chitosan با ساختار سهبعدي متخلخل، سطح داخلي بالا و قابليت بازيافت، قادر به دستيابي به بازدهي حذف قابلتوجه كروم(VI) هستند، بهطوريكه در حضور PMS بازدهي فرآيند تا نزديك به 100 درصد افزايش يافت. اين كارايي بالا بيانگر پتانسيل مناسب آنها براي تصفيه پايدار و كارآمد پسابهاي صنعتي بوده و جايگزين ارزشمندي براي روشهاي متداول تصفيه آب محسوب ميشوند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/19
عنوان به انگليسي
Design and Preparation of Polymeric Monoliths Containing Iron-Based Nanostructured Metal–Organic Frameworks for the Photocatalytic Removal of Environmental Pollutants.
تاريخ بهره برداري
12/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
پرديس ملك محمدي
چكيده به لاتين
This study focuses on the synthesis and application of polymeric monoliths containing nanostructured metal–organic frameworks (MOFs) based on iron, particularly Fe-BTC, for the removal of environmental pollutants. Hexavalent chromium (Cr(VI)), as a toxic and persistent pollutant, poses a serious threat to human health and the environment. Photocatalytic processes using visible light and photoactive materials offer a novel and cost-effective approach for reducing such pollutants to less hazardous compounds, such as trivalent chromium (Cr(III)). The porous structure, high surface area, and visible-light absorption capability make MOFs a suitable choice in this context.
However, the use of MOFs in powder form is associated with challenges such as difficult separation, particle aggregation, and reduced active surface area. In this study, chitosan polymeric monoliths were employed as a support to overcome these challenges. Chitosan, due to its biocompatibility, amino and hydroxyl functional groups, and strong interactions with metal ions, provides ideal conditions for the stabilization and uniform dispersion of Fe-BTC nanoparticles. The synthesis was carried out in situ by introducing iron ions into the monolith structure and adding the organic linker BTC, and the reaction conditions were optimized.
In the performance evaluation stage, the photocatalytic efficiency of the monoliths for Cr(VI) reduction under visible light irradiation was examined, and the effects of factors such as pH, light intensity, and catalyst concentration were studied. Experiments included 30 minutes in the dark to establish adsorption equilibrium, followed by 30 minutes of visible light irradiation at 50 W. Results indicated that Fe-BTC@Chitosan polymeric monoliths, with a three-dimensional porous structure, high internal surface area, and recyclability, are capable of achieving significant Cr(VI) removal efficiency. In the presence of PMS, the process efficiency increased to nearly 100%. This high performance demonstrates their potential for sustainable and efficient treatment of industrial wastewater, representing a valuable alternative to conventional water treatment methods.
كليدواژه هاي فارسي
چارچوبهاي فلز-آلي , مونوليت , كاتاليزگري نوري , فلز آهن , نانوساختار
كليدواژه هاي لاتين
Metal–organic frameworks , monolith , photocatalysis , iron , nanostructure
Author
Pardis Malekmohamadi
SuperVisor
Dr Vahid Safarifard