شماره ركورد
34048
پديد آورنده
الهه خزائي
عنوان
بررسي تأثير نانوذرات TiO2 بر روي فعاليت فتوكاتاليزوري و پايداري مكانيكي چارچوبهاي فلزي - آلي در حذف متيلن بلو از منابع آبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/29
استاد راهنما
مسعود جمشيدي
استاد مشاور
رضا قمر پور
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
رنگهاي آلي بهويژه متيلن بلو به دليل پايداري شيميايي و زيستي، از مهمترين آلايندههاي زيستمحيطي در پساب صنايع مختلف به شمار ميروند و حذف آنها از منابع آبي همواره يك چالش اساسي محسوب ميشود. در اين پژوهش، بهمنظور بهبود كارايي حذف اين رنگ، نانوذرات دياكسيد تيتانيوم بهعنوان يك فتوكاتاليست شناختهشده با چارچوبهاي فلزي - آلي تركيب گرديدند. اين نانوكامپوزيتها با روشهاي مختلف سنتز و سپس تحت آزمونهاي متنوع ساختاري و عملكردي مورد ارزيابي قرار گرفتند. نمونهها با استفاده از تكنيكهاي XRD، FTIR، FE-SEM، DRS، PL و آزمونهاي فتوكاتاليستي مورد بررسي قرار گرفتند تا ساختار بلوري، پيوندهاي شيميايي، مورفولوژي، خواص نوري و رفتار بازتركيب الكترون–حفره آنها مشخص شود. نتايج آزمونهاي طيفسنجي نشان داد كه هيبريدسازي TiO₂ با MOF منجر به كاهش شدت بازتركيب الكترون - حفره و بهبود جدايش حاملهاي بار گرديد. همچنين بررسي باندگپ نوري بيانگر انتقال لبه جذب به ناحيه فرابنفش و بهبود قابليت جذب نور در نمونههاي هيبريدي بود. آزمونهاي فتوكاتاليستي انجامشده بر روي محلول متيلن بلو در شرايط تابش فرابنفش حاكي از آن بود كه نمونههاي هيبريدي نسبت به MOF خالص، بازده بالاتري در تخريب رنگ طي بازههاي زماني 3 و 6 ساعت نشان ميدهند. در ميان روشهاي سنتز، نمونههاي TiO2-ZIF8 (0.1) و TiO2-ZIF67(0.2) بالاترين كارايي را داشتند، بهطوري كه ميزان حذف رنگ در آنها به ترتيب بيش از 90 و 80 درصد در مدت 6 ساعت رسيد. علاوه بر اين، جهت افزايش قابليت كاربرد صنعتي و بازيافت آسان، نانوذرات تركيبي در فيلم اكريليك پايه آبي تثبيت شدند. نتايج نشان داد كه اين فيلمها ضمن حفظ پايداري مكانيكي، توانايي مؤثري در تخريب متيلن بلو داشته و از انتشار نانوذرات به محيط جلوگيري ميكنند. در مجموع ميتوان گفت يافتههاي اين پژوهش نشان ميدهد كه هيبريدسازي TiO₂ با MOF رويكردي نويدبخش براي توسعه فتوكاتاليستهاي پايدار و كارآمد در حذف آلايندههاي آلي از پسابهاي صنعتي است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/01
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effect of TiO₂ Nanoparticles on the Photocatalytic Activity and Mechanical Stability of Metal–Organic Frameworks in the Removal of Methylene Blue from Aqueous Sources
تاريخ بهره برداري
10/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
الهه خزائي
چكيده به لاتين
Organic dyes, particularly methylene blue, are recognized as major environmental pollutants in the wastewater of various industries due to their chemical and biological stability. The removal of these compounds from aqueous sources has consistently posed a significant challenge. In this study, titanium dioxide nanoparticles, as a well-established photocatalyst, were combined with metal–organic frameworks to enhance the efficiency of dye removal. The resulting nanocomposites were synthesized using different methods and subsequently characterized through a series of structural and performance evaluations. The samples were analyzed using XRD, FTIR, FE-SEM, DRS, PL, and photocatalytic tests to determine their crystalline structure, chemical bonding, morphology, optical properties, and electron–hole recombination behavior. Spectroscopic analyses revealed that the hybridization of TiO₂ with MOFs effectively reduced the electron–hole recombination rate and improved charge carrier separation. Furthermore, optical band gap investigations demonstrated a redshift in the absorption edge toward the ultraviolet region, thereby enhancing the light absorption capacity of the hybrid samples. Photocatalytic tests performed on methylene blue solution under UV irradiation indicated that the hybrid samples exhibited higher degradation efficiency compared to pristine MOFs within reaction times of 3 and 6 hours. Among the synthesis approaches, the ZIF-8-based hybrids obtained via the second synthesis route and the ZIF-67-based hybrids obtained via the third synthesis route displayed the highest photocatalytic performance, achieving more than 90% and 80% dye removal, respectively, after 6 hours. In addition, to improve industrial applicability and facilitate recyclability, the hybrid nanoparticles were immobilized within a water-based acrylic film. The results demonstrated that these films, while maintaining mechanical stability, exhibited effective methylene blue degradation capacity and simultaneously prevented the release of nanoparticles into the environment. Overall, the findings of this study suggest that the hybridization of TiO₂ with MOFs represents a promising strategy for the development of stable and efficient photocatalysts for the removal of organic pollutants from industrial wastewater.
كليدواژه هاي فارسي
چارچوبهاي فلزي - آلي , دياكسيد تيتانيوم , فتوكاتاليست , متيلن بلو , حذف آلايندهها
كليدواژه هاي لاتين
Metal–organic frameworks (MOFs) , titanium dioxide , photocatalyst , methylene blue , pollutant removal
Author
Elahe Khazaei
SuperVisor
Masoud jamshidi