22712

سنتز نانوذرات TiO2 از پيش ماده ايلمنيت و بررسي خواص فتوكاتاليستي آن

كارشناسي ارشد

فناوري نانو - نانو مواد

1396

1399/7/15

دكتر ميثم جلالي

فناوري هاي نوين

در بين فتوكاتاليست هاي گوناگون، دي اكسيد تيتانيم (TiO2) توجه زيادي را به خود جلب كرده است. اين توجه چشمگير به TiO2 را مي توان به فعاليت فتوكاتاليستي بالا، پايداري شيميايي و بيولوژيكي بالا، مقاومت در برابرخوردگي نوري و... دانست. حال در اين پروژه، نانوذرات دي اكسيد تيتانيم از پيش ماده ايلمنيت كه منابع سرشار آن در ايران در معدن كهنوج وجود دارد سنتز شد و خواص فتوكاتاليستي آن مورد بررسي قرار گرفت. هدف از انجام اين پروژه كه شايد عنواني آشنا و پرتكرار در بين پژوهش¬هاي صورت گرفته است، دستيابي به فرآيندي ساده¬تر و ارزان قيمت¬تر نسبت است. در اين پژوهش نانوذرات دي¬اكسيد تيتانيم از روش هيدروترمال سنتز شدند. همچنين در اين پژوهش نانوذرات دي¬اكسيد تيتانيم از پيش ماده تتراكلريد تيتانيم نيز با هدف مقايسه نتايج و ساختارها با نمونه سنتز شده از ايلمنيت، سنتز شدند. براي اين منظور نيز نانوذرات TiO2 به روش هيدروترمال سنتز شدند. براي سنتز از پيش ماده ايلمنيت، ابتدا ايلمنيت با NaOH تركيب شده و پس از ذوب قليايي شسته و فيلتر شد و در اسيد HCl اسيدشويي شد. سپس محلول TiOCl2 به دست آمده هيدروليز شد و رسوب سفيد رنگ به دست آمده خشك و دوباره شسته و فيلتر شد. در آخر، از نتيجه آناليزها مشخص شد كه پودر به دست آمده روتايل است. براي اين كار زمان هيدروليز و غلظت اسيد بهينه شد. ذرات به دست آمده از اين فرآيند مورفولوژي نانوميله داشته و قطر آن¬ها حدود nm 50 بود. از سوي ديگر به منظور سنتز نانوذرات TiO2 از پيش ماده TiCl4، اين پيش¬ماده به آرامي به آب مقطر صفر درجه سانتي گراد اضافه شد و پس از همگن سازي و فيلتراسيون، در اتوكلاو ريخته شد و در دماي ˚c 200 قرار گرفت. سپس ذرات TiO2 كه در اتوكلاو رسوب كرده بودند فيلتر شده و خشك شدند. ذرات به-دست آمده از اين فرآيند نيز داراي مورفولوژي نانوميله بوده و قطري تقريبا برابر با ذرات نمونه ديگر داشتند، با اين تفاوت كه طول آن ها بيشتر بود. هر دو نمونه سنتز شده با مقادير مشخص با محلول متيلن بلو ppm20 تركيب شده و تحت تابش UV قرار گرفت. مشاهده شد كه نمونه سنتز شده از پيش ماده ايلمنيت عملكرد فتوكاتاليستي بهتري نسبت به نمونه ديگر داشت كه اين عملكرد بهتر را مي¬توان به سطح ويژه بالاتر و ميزان حفرات بيشتر اين نمونه كه توسط تست BET مشخص شد نسبت داد. كلمات كليدي: ايلمنيت، دي اكسيد تيتانيم، تتراكلريد تيتانيم، فتوكاتاليستي، متيلن¬بلو.

1399/07/21

TiO2 Nanoparticles Synthesis from Ilmeninte and Investigation its Photocatalytic Features

10/7/2021 12:00:00 AM

Between variety of photocatalysts, Titanium Dioxide (TiO2) attracts a lot of attention to itself, because of its high photocatalytic performance, chemical and biological stability, high optical corrosion resistance and etc. In this project TiO2 was synthesized from Ilmenite precursor, which was extracted from one of the main mines of it in Iran, the Kahnuj mine, and its photocatalytic features was investigated. The goal of this project which it might be a familiar title is reaching to an economical and simple procedure. Besides, TiO2 particles were also synthesized from TiCl4 precursor with comparison purposes. For synthesizing TiO2 from Ilmenite, Hydrothermal method was used. As the first level, the Ilmenite was mixed with NaOH for alkaline roasting, and then washed and filtered. Then, it was leached in HCl for 4 hours, so that TiOCl2 solution was formed. As the next level the formed solution was hydrolysis and formed white sediment was washed and filtered again so that Rutile TiO2 was successfully synthesized with morphology of nanorods with approximate diameter of 50 nm. The HCl concentration and the time of hydrolysis was optimized for this procedure. In the other hand and as the second part of the project, the TiCl4 was slowly added to some water in zero Celsius Degree. After homogenization and filtration, it was moved into autoclave and was put into oven in 200 ˚C. After cooling time, Rutile TiO2 particles was formed in the autoclave as the white sediments. The Rutile particles synthesized from this was in the same morphology and the same particle size as the first sample, but with more length. As the last level, both synthesized samples were mixed with 20 ppm methylene blue solution separately, and then were exposed under UV radiation. As the result, it was obtained that the sample synthesized from Ilmenite precursor has a better photocatalytic performance than the other sample. This better performance could be related to the higher amount of the specific surface of the sample synthesized from Ilmenite which was determined by BET results.