28549

بررسي اثر افزودني بر ريزساختار و خواص نوري و فوتوكاتاليستي دي سولفيد مولبيدن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- سراميك

1398

1401/8/29

سيد محمد ميركاظمي

دانشكده مهندسي مواد و متالورژي

در سال‌هاي اخير كامپوزيت‌هاي دو جزئي سولفيد موليبدن و كربن نيتريد گرافيتي (MoS2/g-C3N4) به دليل گاف‌نوار باريك و كاهش بازتركيبي جفت الكترون- حفره در جهت تصفيه آب، توليد سوخت هيدروژن و اكسيژن، سلول¬هاي خورشيدي¬، رهايش دارو و غيره توجه بسياري از محققين را به خود جلب كرده‌اند. در كار حاضر، g-C3N4 از طريق كلسيناسيون اوره در دماي 550 درجه¬ سانتي¬گراد سنتز شد. MoS2 نيز به روش هيدروترمال سنتز و يون‌هاي P+3، Bi+3 و Zr+4 با درصدهاي مولي 4/0، 4/0 و 3/0 به صورت تكي، دوتايي و سه تايي در ساختار آن دوپ شدند. سپس كامپوزيت‌هاي دو جزئي MoS2 (نمونه‌هاي خالص و نمونه‌هاي با حضور دوپنت¬ها) / g-C3N4 از تركيب اين دو جزء با هم به روش هيدروترمال سنتز شدند. آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، طيف سنجي DRS، طيف سنجي فوتولومينسانس(PL) و طيف سنجي نور فرابنفش- مرئي (UV-Vis) براي بررسي خواص مربوط به نمونه‌ها استفاده شد. براي آزمون فوتوكاتاليستي از پودر نمونه‌هاي بهينه سنتز شده جهت تخريب رنگ آلي متيلن بلو استفاده شد. مشخصه‌يابي‌هاي فيزيكي – شيميايي نشان دادند كه اندازه ذره و گاف‌نوار كامپوزيت‌ دو جزئي MoS2/g-C3N4 به همراه كاتيون¬هاي سه تايي P+3، Bi+3 و Zr+4 در مقايسه با MoS2 به ترتيب از µm5/1 و ev72/1 به µm14/0 و ev68/ 1 كاهش پيدا كرد. طبق نتايج حاصل از آزمون فوتوكاتاليستي نيز، كامپوزيت‌ دو جزئي MoS2/g-C3N4 به همراه كاتيون¬هاي سه تايي P+3، Bi+3 و Zr+4 دوپ شده در MoS2 توانستند 9/99% متيلن بلو را طي 20 دقيقه در نور مرئي با چرخه پايداري بالا تخريب كنند. عملكرد بالاي اين دو كامپوزيت به دليل گاف نوار كافي، تشكيل فاز بيسموت سولفيد به عنوان حبس كننده الكترون، سرعت بازتركيبي پايين بود.

1402/04/30

study of the effect of additives on the microstructure, optical, and photocatalytic properties of molybdenum disulfide.

11/20/2023 12:00:00 AM

In recent years, two-component composites of molybdenum sulfide and graphitic carbon nitride (MoS2/g-C3N4) have attracted significant attention from researchers due to their narrow bandgap and reduced electron-hole recombination, making them promising for applications in water purification, hydrogen and oxygen fuel production, solar cells, drug release, and more. In this study, g-C3N4 was synthesized via urea calcination at 550 degrees Celsius. MoS2 was synthesized using the hydrothermal method, and P+3, Bi+3, and Zr+4 ions were doped into its structure at mole percentages of 0.4, 0.4, and 0.3, respectively, in single, binary, and ternary forms. Subsequently, the two-component composites of MoS2 (pure samples and samples with dopants) / g-C3N4 were synthesized by combining these two components using the hydrothermal synthesis method. X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), photoluminescence spectroscopy (PL), and ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) were used to analyze the properties related to the samples. The physical and chemical characterization revealed that the particle size and bandgap of the MoS2/g-C3N4 two-component composite, along with ternary cations P+3, Bi+3, and Zr+4, decreased from 1.5 µm and 1.72 eV for MoS2 to 0.14 µm and 1.68 eV, respectively. According to the results of the photocatalytic test, the MoS2/g-C3N4 two-component composite with ternary cations P+3, Bi+3, and Zr+4 doping in MoS2 could efficiently degrade 99.9% of methylene blue in 20 minutes under visible light with high stability. The high performance of these two composites is attributed to their sufficient bandgap, the formation of the bismuth sulfide phase as an electron trap, and their low recombination rate. In summary, the study demonstrates the potential of MoS2/g-C3N4 two-component composites, particularly when doped with ternary cations, for various applications due to their unique properties and enhanced photocatalytic performance.

فوتوكاتاليست , متيلن بلو , دوپنت , تصفيه آب , سولفيد موليبدن , كامپوزيت سولفيد موليبدن/كربن نيتريد گرافيتي

photocatalyst , methylene blue , Dopant , water treatment , MoS2 , MoS2 / g -C3N4 composite

Soroor Kaab Omeir

Dr. Mohammad Mirkazemi