31299

تأثير افزودن نيتريد كربن گرافيتي بر خواص فوتوكاتاليستي بيسموت وانادات

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

1403/6/27

دكتر مسعود هاشمي نياسري

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مهندسي مواد

فوتوكاتاليست‌ها به‌عنوان يكي از راه‌هاي حل بحران انرژي و آلودگي زيست‌محيطي، به دليل كاربردهاي بالقوه آن‌ها در تخريب آلاينده‌هاي آلي، توليد هيدروژن و كاهش CO2 موردتوجه قرارگرفته‌اند. BiVO4 به‌عنوان يك فوتوكاتاليست ارزشمند حساس به نور مرئي شناخته مي‌شود. در اين پژوهش پودرهاي BiVO4 به ‌روش احتراقي سنتز شدند و به‌عنوان فوتوكاتاليست براي حذف رنگدانه متيلن بلو (MB) استفاده شدند. در سنتز BiVO4 از گلايسين به‌عنوان سوخت در مقادير متفاوت سوخت به اكسيدكننده (ϕ) 5/0 ،1 ،2 و3 استفاده شد. بيش‌ترين تخريب فوتوكاتاليستي را در ميان نمونه‌هاي BiVO4 ،نمونه بيسموت وانادات با نسبت سوخت به اكسيدكننده 1 داشت كه برابر با 90 درصد بود. مساحت سطح ويژه بالا (m2.g-1 738/8)، كاهش بازتركيب الكترون-حفره (از طريق آزمون فوتولومينسانس) و ميانگين اندازه ذرات بالاي (760 نانومتر) نمونه بيسموت وانادات با 1 ϕ= دليل برتري عملكرد فوتوكاتاليستي اين نمونه نسبت به بقيه است. به‌منظور بررسي اثر افزودن g-C3N4 به BiVO4 اين دو ماده به‌روش شيميايي با يكديگر تركيب‌شده و كامپوزيت g-C3N4 / BiVO4تشكيل شد. براي سنتز كامپوزيت‌هاي BiVO4 / g-C3N4 به‌ روش احتراقي با مقادير مختلف g-C3N4 (30،15 و 40 درصد وزني) از مواد اوليه براي سنتز بيسموت وانادات با نسبت سوخت به اكسيدكننده 1 و كربن نيتريد گرافيتي استفاده شد. در ميان كامپوزيت‌هاي BiVO4 / g-C3N4 نمونه با 30 درصد وزني كربن نيتريد گرافيتي بيشترين تخريب را از خود نشان‌داد كه برابر با 95 درصد بود. هم‌چنين، در كامپوزيت‌هاي تهيه‌شده كاهش شكاف انرژي ، كاهش بازتركيب الكترون-حفره و حذف ناخالصي اكسيد بيسموت نسبت به نمونه بيسموت وانادات خالص و g-C3N4 خالص مشاهده شد. اتصال مناسب ذرات بيسموت وانادات با صفحات كربن نيتريد گرافيتي، توزيع يكنواخت ذرات بيسموت وانادات بر روي صفحات كربن نيتريد گرافيتي ،كاهش شديد بازتركيب الكترون-حفره دليل تخريب عالي نمونه كامپوزيتي با 30 درصد وزني g-C3N4 نسبت به ساير نمونه‌ها است.

1403/07/21

The effect of graphite carbon nitride addition on the photocatalytic properties of bismuth vanadate

1/1/1900 12:00:00 AM

Photocatalysts have been considered one of the ways to solve the energy crisis and environmental pollution, due to their potential applications in the degrada-tion of organic pollutants, hydrogen production, and CO2 reduction. BiVO4 is known as a valuable photocatalyst that is sensitive to visible light. In this re-search, BiVO4 powders were synthesized using the combustion method and used as a photocatalyst to remove methylene blue (MB). In the synthesis of Bi-VO4, glycine was used as fuel in different amounts of fuel to oxidizer (ϕ) 0.5, 1, 2, and 3. The bismuth vanadate sample with a fuel-to-oxidant ratio of 1 had the highest photocatalytic degradation among the BiVO4 samples, which was equal to 90%. High specific surface area (8.738 m2. g-1), reduction of electron-hole recombination (through photoluminescence test), and large particle size (571-875 nm) of bismuth vanadate sample with ϕ=1 is the reason for the superior photocatalytic performance of this sample compared to the rest the effect of MB solution pH on the degradation of this substance was investigated (pH=11,1). Also, for the synthesis of BiVO4 / g-C3N4 composites by combustion method with different amounts of g-C3N4 (30, 15, and 40% by weight), precursors for the synthesis of bismuth vanadate with a ratio of fuel to oxidizer of 1 and graph-ite carbon nitride were used. Among BiVO4/g-C3N4 composites, the sample with 30% by weight of carbon graphite nitride showed the highest degradation, which was equal to 95%. Also, reduction of band gap, reduction of electron-hole recombination, and removal of bismuth oxide impurity were observed in the prepared composites compared to pure bismuth vanadate and pure g-C3N4 samples. Ensure the correct connection of bismuth vanadate particles with gra-phitic carbon nitride sheets, uniform distribution of bismuth vanadate particles on graphite carbon nitride sheets, and strong reduction of electron-hole recom-bination are the reasons for the excellent destruction of the composite sample with 30% of g-C3N4 compared to other samples. The effect of MB solution pH on the degradation of this substance was investigated (pH=10,2).

فوتوكاتاليست-سنتز احتراقي- بيسموت وانادات- كربن نيتريد گرافيتي- بيسموت وانادات/ كربن‌نيتريد گرافيتي

Photocatalyst; combustion synthesis; BiVO4; g-C3N4; BiVO4/g-C3N4

Masoud hasheminiasari

Seyyed Morteza masoudpanah