شماره ركورد
34283
پديد آورنده
فاطمه فضلي
عنوان
ساخت و بررسي خواص مواد دو بعدي هيدروكسيدهاي لايهاي دوگانه (LDH) با استفاده از روش مكانوشيميايي
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/6/31
استاد راهنما
دكتر رضوانه امراللهي
استاد مشاور
دكتر محبوبه رباني
دانشكده
فيزيك
چكيده
هيدروكسيدهاي لايهاي دوگانه از جمله نانومواد دوبعدي هستند كه طي دو دهه اخير بهدليل ويژگيهاي ساختاري منحصربهفرد و خواص فيزيكي و شيميايي متنوع، در حوزههايي نظير جذب سطحي، كاتاليز، ذخيرهسازي انرژي (ابرخازنها و باتريها) و دارورساني مورد توجه ويژه قرار گرفتهاند.
در اين پژوهش، ماده هيدروكسيد لايهاي دوگانه كبالت-آلومينيوم با بهرهگيري از روش مكانوشيميايي ساخته شد. اين روش بهعنوان روشي سبز، اقتصادي و قابل توسعه براي توليد صنعتي، جايگزيني مناسب براي روشهاي محلولمحور سنتي بهشمار ميرود. ساخت اين ماده با استفاده از مواد اوليه آزمايشگاهي و صنعتي انجام گرفت تا امكان مقايسه عملكرد و ساختار نمونهها فراهم گردد.
در ادامه، فرآيند ساخت مكانوشيميايي بهينهسازي شد و تأثير عوامل مؤثر از جمله استفاده از آون و مرحله پيرسازي بر شكلگيري صفحات ماده و سازوكار حذف رنگهاي آلي مورد بررسي قرار گرفت. نمونههاي ساختهشده با استفاده از آزمونهاي XRD، FT-IR، BET، SEM، EDS و XRF مشخصهيابي شدند؛ سپس با استفاده از آناليز UV-DRS شكاف انرژي نمونه هاي سنتز شده اندازه گيري شد.
همچنين، آزمون پتانسيل زتا براي تعيين بار سطحي و بررسي رفتار الكتروستاتيكي سطحي مواد انجام شد. پايداري ساختاري نمونهها در برابر شرايط محيطي طي دو هفته با استفاده از آزمونهاي XRD و FT-IR تأييد گرديد كه نشاندهنده مقاومت بالاي اين ماده در برابر هواي آزاد است.
در بخش عملكردي، توانايي جذب و تخريب رنگهاي آلي شامل رنگ قرمز كنگو (با غلظت ppm100) و آبي متيلن (با غلظتهاي ppm100 و ppm10) مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمونها با استفاده از 1/0 گرم از Co-Al LDH در 100 ميليليتر محلول رنگي انجام شد. نتايج نشان داد كه در شرايط بهينه (pH=5)، نمونه آزمايشگاهي توانست 80٪ از رنگ قرمز كنگو را طي 45 دقيقه در تاريكي جذب كند، در حاليكه نمونه صنعتي توانست 81٪ از رنگ را طي 1 ساعت نوردهي تخريب نمايد. در مقابل، رنگ آبي متيلن تعامل ضعيفتري با اين ماده داشت و حداكثر راندمان تخريب آن كمتر از 12٪ بود. اين رفتار به ماهيت كاتيوني رنگ آبي متيلن و تمايل كمتر آن به تعامل با ساختار لايهاي ماده نسبت داده شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/09
عنوان به انگليسي
Fabrication and investigation of properties of two-dimensional materials of double layered hydroxides (LDH) using mechanochemical method
تاريخ بهره برداري
9/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه فضلي
چكيده به لاتين
Layered double hydroxides are a class of two-dimensional nanomaterials that have attracted significant attention over the past two decades due to their unique structural features and diverse physicochemical properties. These materials have found applications in adsorption, catalysis, energy storage (supercapacitors and batteries), and drug delivery systems.
In this study, cobalt–aluminum LDH was constructed using a mechanochemical approach. This method is considered a green, cost-effective, and scalable alternative to conventional solution-based techniques, making it suitable for industrial production. The construction process was carried out using both laboratory-grade and industrial-grade precursors to enable comparative analysis of structural and functional performance.
Subsequently, the mechanochemical construction method was optimized, and the effects of oven treatment and aging steps on the formation of LDH layers and their influence on the dye removal process were investigated. The constructed materials were characterized using XRD, FT-IR, BET, SEM, EDS, and XRF analyses; Then, the band gap of the synthesized samples was measured using UV-DRS analysis. Additionally, zeta potential measurements were performed to determine the surface charge behavior of the synthesized LDHs. Structural stability of the cobalt–aluminum LDH under ambient conditions was confirmed over a two-week period using XRD and FT-IR, indicating high environmental resistance.
The adsorption and degradation performance of the LDHs were evaluated using Congo red (100 ppm) and methylene blue (100 ppm and 10 ppm) as model dyes. Experiments were conducted with 0.1 g of Co-Al LDH in 100 mL of dye solution. Under optimal conditions (pH = 5), the laboratory-grade sample achieved 80% adsorption of Congo red within 45 minutes in the dark, while the industrial-grade sample demonstrated 81% degradation after 1 hour of light exposure. In contrast, methylene blue exhibited weaker interaction with the LDH material, with a maximum degradation efficiency below 12%, attributed to its cationic nature and lower affinity for interlayer interactions within the LDH structure.
كليدواژه هاي فارسي
نانو مواد دو بعدي - هيدروكسيد لايهاي دوگانه - مكانوشيميايي - جذب سطحي - قرمز كنگو - آبي متيلن
كليدواژه هاي لاتين
Two-dimensional nanomaterials - layered double hydroxide - mechanochemical - surface adsorption - Congo red - methylene blue
Author
Fateme fazli
SuperVisor
Dr. Rezvane Amrollahi