20136

۲۰۱۳۶

سنتز و مشخصه يابي كربن متخلخل از چارچوب فلز آلي 5 و ارزيابي رفتار آن در جذب آلاينده رنگي متيلن آبي

كارشناسي ارشد

مهندسي نانو فناوري - نانو مواد

۹۵-۹۷

۱۳۹۷/۱۱/۲۹

دكتر حسين بنا متجدد

فناوري هاي نوين

امروزه آلودگي هاي آبي يكي از مشكلات زيست محيطي است كه از جمله آن ها، مي توان به آلودگي هاي رنگي و يوني آب اشاره كرد. در اين ميان متيلن بلو MB بعنوان يك آلاينده رنگي مي تواند ناشي از صنايع مختلفي چون چاپ، كاغذ، نساجي، پلاستيك، وسايل آرايشي و بهداشتي، دارو، دباغي و غيره باشد. روش هاي متنوعي براي حذف آلودگي هاي رنگي چون متيلن بلو MB وجود دارد كه يكي از آن ها استفاده از كربن متخلخل حاصل از چارچوب هاي فلز-آلي MOFS-derived porous carbon مي باشد. در اين پايان نامه با كمك پيش ماده هاي بنزن دي كربوكسيليك اسيد و نيترات روي، يك نوع چارچوب فلز آلي با عنوان MOF-5 ، با روش حلال گرمايي و با استفاده از حلال دي‌متيل‌فرماميد DMF، سنتز ‌شد. در ادامه، ماده‌ي سنتز شده با استفاده از يك كوره تيوبي در دماهاي ۸۰۰ ،۹۰۰ و ۱۰۰۰ درجه سانتي گراد تحت عمليات حرارتي قرار گرفت تا كربن متخلخل حاصل از آن تهيه شود. همچنين در اين پژوهش به منظور بررسي اثر اسيدشويي و تاثير آن در ساختار و ويژگي هاي كربن حاصل از MOF-5، نمونه كربني سنتز شده در دماي ۸۰۰ درجه سانتي گراد با استفاده از اسيد نيتريك مورد بررسي قرار گرفت. به دنبال آن كربن هاي حاصل در دماهاي مختلف توسط آناليزهاي مختلفي، مانند آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) ، طيف سنجي فوريه (FTIR) ، آناليز كاهش وزن (TGA-DTA) ،ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيف رامان، طيف نگاري فوتوالكتروني اشعه ايكس (XPS) و نيز جذب و واجذب نيتروژن (BET) به منظور تعيين سطح ويژه و توزيع اندازه حفرات بر محصول سنتز شده مورد سنجش واقع شدند. سپس كارايي و ظرفيت اين مواد در جذب متيلن بلو MB، مورد بررسي واقع شد و با كارهاي مشابه مورد مقايسه قرار گرفت كه در نهايت معلوم شد دماي پيروليز و عمليات اسيدشويي از پارامترهاي مهمي هستند كه در خواص كربن حاصل از چارچوب فلز آلي مورد نظر نقش اساسي دارند. همچنين نمونه كربني كه در دماي ۱۰۰۰ درجه سانتي گراد بدست آمد نسبت به كربن هاي حاصل در دماهاي ۸۰۰ و ۹۰۰ درجه سانتي گراد عملكرد بهتري داشت بطوري كه با سطح ويژه اي در حدود ۱۳۴۰ متر مربع بر گرم و حضور گروه هاي عاملي اكسيژني كه باعث مرطوب سازي سطح تماس مي شوند و نيز وجود ميكرو حفرات فراران، جذبي بيش از ۲۶۰۰ ميلي گرم بر گرم را از خود به نمايش گذاشت.

1397/12/14

Synthesis and characterization of porous carbon from a metal organic framework (MOF-5) and its behavior evaluation in adsorption of methylene blue as an organic dye

2/18/2020 12:00:00 AM

Today, water pollution is one of the environmental problems, including dye and ion contamination. In the meantime, methylene blue can be a dye contaminant due to various industries such as printing, paper, textiles, plastics, cosmetics, pharmaceuticals, tanning and etc. Various methods exist for the removal of dye contaminants such as methylene blue. One of them is the use of porous carbon derived from metal organic frameworks. In this thesis, using benzene dicarboxylic acid, zinc nitrate precursors and DMF Solvent, a metal organic framework called MOF-5 was synthesized by thermal solvent method. Subsequently, the material was subjected to heat treatment using a tube furnace at 800, 900, and 1000 ° C to obtain the porous carbon samples. In this study, in order to study the effect of acidity and its effect on the structure and characteristics of carbon produced by MOF-5, carbon synthesized at 800 oC using nitric acid was investigated. The resulting carbon samples at different temperatures were analyzed by various analyzes such as X-ray diffraction (XRD), Fourier spectroscopy (FTIR), Weight-loss analysis (TGA-DTA), Transmission electron microscopy (TEM), Raman spectrum, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), as well as nitrogen adsorption and desorption (BET) to determine the specific surface area and pore size distribution on the synthesized product. Then, the efficiency and capacity of these materials were investigated by methylene blue adsorption and compared with similar works. Finally, it was found that pyrolysis temperature and acid treatment are parameters that play important role in properties of MOF-5 derived porous carbons. Also, the carbon specimen obtained at 1000 oC was superior to the resulting carbon at 800 and 900 oC, so that it had a specific surface area of about 1340 m2.g-1 and oxygen function groups that wet the contact surface, as well as Abundant micro pores, displayed Attraction rate more than 2600 mg.g-1.