20260

۲۰۲۶۰

سنتز نانو ذرات SiO2/ZrO2/TiO2 كامپوزيت شده با گرافن اكسيد و بررسي خواص آن

كارشناسي ارشد

شيمي معدني

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۰/۲۹

دكتر آزاده تجردي

شيمي

در اين پژوهش، ابتدا نانوذرات SiO2/ZrO2، ZrO2/TiO2 و SiO2/ZrO2/TiO2 با استفاده از روش ساده، سريع، كم هزينه خوداحتراقي با كمك تابش ريزموج در حالت جامد تهيه و شناسايي شدند. سپس، مخلوط اكسيدهاي فلزي SiO2/ZrO2/TiO2 سنتز شده، به¬وسيله امواج فراصوت با گرافن اكسيد كامپوزيت شد. تكنيك‌هاي FT-IR (Fourier Transform Iinfrared Spectroscopy)،(X Ray Diffraction) XRD ، SEM (Scanning Electron Microscope) EDX (Energy Dispersive X ray)، TEM (Transmission Electron Microscopy) و آناليز Mapping براي مطالعه ساختاري و ريخت‌شناسي محصول‌هاي سنتز شده استفاده شد. نتايج به دست آمده، تشكيل نانوكامپوزيت SiO2/ZrO2/TiO2/GO با ريخت‌شناسي ذره‌اي با توزيع يكنواخت ذرات با اندازه متوسط در گستره 75-40 نانومتر بدون هيچ ناخالصي از فازهاي جانبي را نشان دادند. همچنين، خواص نوري و فوتوكاتاليزگري تركيب‌هاي سنتز شده با كمك DRS ( Diffuse Reflection Spectroscopy) و طيف‌هاي UV-Vis (Ultraviolet-visible spectroscopy) مورد بررسي قرار گرفتند. براي محصول نهايي مقدار گاف انرژي محاسبه شده در حدود eV76/2 به دست آمد. خواص فوتوكاتاليزي محصول‌هاي سنتز شده به صورت مقايسه‌اي براي تخريب رنگدانه آلي رودامين¬ب (RhB) از محيط آبي تحت تابش نور مريي در مدت زمان 4 ساعت مطالعه شد. بيشترين بازده حذف اين آلاينده رنگي براي نانوذرات SiO2/ZrO2/TiO2 كامپوزيت شده با گرافن اكسيد با درصد تخريب 96% به دست آمد. همچنين، رفتار ابرشبه خازني محصولات با آزمون‌هاي الكتروشيميايي ولتامتري چرخه‌اي (Cyclic Voltammetry CV)، پتانسيل روبش خطي(linear sweep voltammetry LSV) و امپدانس الكتروشيميايي (Electrochemical EIS Impedance Spectroscopy ) در محيط اسيدي H2SO4 با غلظت 5/0 مولار در سرعت¬هاي روبش مختلف (Vs-1 1/0 -01/0) تحقيق شد. نتايج به دست آمده از منحني¬هاي اكسايش كاهش CV، رفتار شبه خازني بالا با ظرفيت ويژه F g-1 1700 و افزايش در شدت عبور جريان براي محصول SiO2/ZrO2/TiO2/GO را آشكار كرد كه مي‌تواند پيشنهاد كننده اين محصول براي كاربرد در ابرخازن¬ها و سيستم¬هاي ذخيره انرژي باشد. واژه‌هاي كليدي: مخلوط اكسيدهاي فلزي ، نانوذرات، ريزموج، فوتوكاتاليزگر، الكتروشيميايي، شبه ابرخازن.

1397/11/28

Synthesis of SiO2/ZrO2/TiO2 nanoparticles composite with graphene oxide and study of its properties

1/19/2019 12:00:00 AM

In this research, at first SiO2/ZrO2, ZrO2/TiO2 and SiO2/ZrO2/TiO2 nanoparticles were synthesized and characterized using facile, rapide, low cost and self cumbostion reaction with the help of microwave radiation in solid state. Then synthesized SiO2/ZrO2/TiO2 mixed metal oxide composite with graphene oxide by ultrasound method. Structure and morphology of the producst were characterized using FT-IR (Fourier Transform Iinfrared Spectroscopy), XRD (X Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope), EDX (Energy Dispersive X ray), )TEM (Transmission Electron Microscopy and Mapping analysis. Results showed the formation of pure phase SiO2/ZrO2/TiO2/GO nanocomposite with uniform particulate morphology with an average particle size of 40-75 nm. Also, optical and photocatalytic properties of synthesized products were studied by DRS (Diffuse Reflection Spectroscopy) and UV-vis spectra. Band gap energy of the final product was calculated about 2.76 eV. Photocatalytic properties of synthesized products were studied comparatively with degration of Rhodamine B dye in the water environment under light illumination for 4 hours. The most removal efficiency to remove RhB from water solution was obtained for SiO2/ZrO2/TiO2 composite with graphene oxide by degration of 96%. Also, pseudo super capacitor behavior of products was investigated by CV (cyclic voltammetry) , LSV (linear sweep voltammetry) and EIS (electrochemical impedance spectroscopy) tests in H2SO4 0.5 M environment at potential scan rate of (0.01-0.1 Vs-1). The results obtained from oxidation-reduction CV curves showed high pseudo super capacitor behavior with a specific capacitance of 1700 Fg-1 and increase in conductive current for SiO2/ZrO2/TiO2/GO which can offer this product as a candidate for application in supercapacitor and energy storage systems. Keywords: Mixed metal oxide, Nanoparticles, Microwave, Photocatalyst, Electrochemical and Pseudo super capacitor.