23957

اثر فلز كبالت در نانوكامپوزيتهاي چارچوبهاي فلز-آلي و تركيبات گرافني نيتروژندار بهعنوان كاتاليزگر نوري براي واكنشهاي اكسايش

ارشد

شيمي معدني

1397

1399/11/12

دكتر وحيد صفري فرد- دكتر محبوبه رباني

شيمي

امروزه دغدغه در خصوص انرژي و محيط زيست به يك مشكل جدي تبديل شدهاست. از سوي ديگر، فرآيندهاي كاتاليزگري نوري با استفاده از چارچوبهاي فلز-آلي ( )MOFsو كامپوزيت آنها با نيمههاديها براي مقابله با مشكلات زيستمحيطي و انرژي توجه زيادي را به خود جلب كردهاند. در اينجا، TMU-22با فرمول [Zn2(oba)2(bpta)](DMF)3بهعنوان كاتاليزگر نوري براي فرآيند اكسايش استفاده شدهاست. براي استفادهي بهتر از TMU-22و g-C3N4يكي از راهبردهاي مهم جهت بهبود فعاليت كاتاليزگري نوري، تهيهي كامپوزيتهاي آن با نيمههاديهاي ديگر ميباشد. اخيرا كربن نيتريد گرافيتمانند ( )g-C3N4به عنوان كاتاليزور نوري غيرفلزي جديد و فعال تحت نور مرئي، با شكاف انرژي مناسب ( )2/7 eVتوسعه يافته است. اين كاتاليزور نوري به دليل ويژگيهايي خاص از جمله سختي، سبك بودن، غيرسمي بودن، فراواني، تهيهي آسان از مواد اوليهي قابل دسترس و پايداري عالي در شرايط محيطي، مورد توجه زيادي قرار گرفته است. با اين وجود، سرعت بالاي بازتركيبي حاملهاي بار توليد شده، توانايي پايين در جذب نور مرئي و مساحت سطح ويژهي پايين كاربردهاي عملي آن را محدود ميسازد. به همين دليل در اين كار نانوكامپوزيت TMU-22/g-C3N4-Coبهعنوان كاتاليزگر نوري جديد تهيه شد. براي مشخصهيابي، نمونههاي تهيه شده با تكنيكهاي پراش پرتوي ايكس پودري ( ،)PXRDپراكندگي انرژي پرتوهاي ايكس ( ،)EDXطيفسنجي مادون قرمز ( ،)FT-IRآناليز وزنسنجي حرارتي ( ،)TGAجذب و واجذب N2و طيفسنجي بازتاب نفوذي )DRS( UV-Visمورد بررسي قرار گرفتند. درادامه، فعاليت كاتاليزگري نوري اين نانوكامپوزيت در واكنش اكسايش بنزيلالكل بررسي شد، كه توانست كاربرد خوبي در فرآيند كاتاليزگري نوري بنزيلالكل به بنزآلدهيد تحت تابش نور مرئي از خود نشان دهد. جهت انجام اين واكنش، بنزيلالكل، كاتاليزگر نوري و حلال در دما و فشار محيط تحت تابش نور مرئي قرار گرفتند. اين واكنش بااستفاده از نتايج GC-FIDاسپكتروسكوپي بهدست آمده كارايي مناسب اين كاتاليزگر نوري در فرآيند تبديل بنزيلالكل به بنزآلدهيد را نشان ميدهند.

1400/02/07

The Effect of Cobalt Metal in Nanocomposites From MetalOrganic Frameworks and Nitrogen-containing Graphene Compounds as Photocatalyst for Oxidation Reactions

2/1/2022 12:00:00 AM

Concerns about energy and the environment have become a serious problem today. On the other hand, photocatalyst processes using metal-organic frameworks (MOFs) and their composites with semiconductors to deal with environmental and energy problems have attracted much attention. Herein, TMU-22 is used as a photocatalyst for the oxidation process. To make better use of TMU-22 and g-C3N4 one of the important strategies to improve the optical catalytic activity is to prepare its composites with other semiconductors. Recently, carbon nitride graphite-like (gC3N4) has been developed as a new, non-metallic photocatalyst with a visible energy gap (2.7 eV). This photocatalyst has received a lot of attention due to its special properties such as hardness, lightness, non-toxicity, abundance, easy preparation of available raw materials, and excellent stability in environmental conditions. However, the high recombined velocity of the generated charge carriers, the low ability to absorb visible light, and the low specific surface area limits its practical applications. For this reason, TMU-22/g-C3N4-Co nanocomposite was prepared as a new photocatalyst. Properties of the samples are characterized by powder X-ray diffraction (PXRD), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Thermal gravimetric analysis (TGA), Brunauer-Emmett-Teller analysis (BET), and UV-Vis diffusion reflection spectroscopy (DRS). In the following, the photocatalytic activity of this nanocomposite in the oxidation reaction of benzyl alcohol under visible light was investigated. To perform this reaction, benzyl alcohol, photocatalyst, and solvent were exposed to visible light at ambient temperature and pressure. This reaction using the obtained GC-FID spectroscopic results shows the proper performance of this optical catalyst in the process of converting benzyl alcohol to benzaldehyde.

كاتاليزگر نوري، ،g-C3N4چارچوبهاي فلز-آلي، بنزيلالكل، اكسايش

Photocatalyst, g-C3N4, Metal-Organic Frameworks, Benzyl alcohol, Oxidation