شماره ركورد
34643
پديد آورنده
سارا ستوده هزه بران
عنوان
بررسي اثر افزودن V2O5 و مكسن بر خواص فوتوكاتاليستي نانوذرات TiO2
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/11/25
استاد راهنما
اميرمحمود بخشايش-مرتضي مسعودپناه
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
رشد فزايندهي صنعت در دهههاي اخير موجب افزايش توليد آلايندههاي آلي و معدني و در نتيجه ايجاد
چالشهاي جدي زيستمحيطي شده است. در ميان فناوريهاي پاك، فرآيندهاي فوتوكاتاليستي به عنوان
يكي از مؤثرترين روشها براي حذف تركيبات آلي سمي بهويژه رنگهاي صنعتي مورد توجه قرار گرفتهاند.
يكي از روشهاي افزايش بازدهي فوتوكاتاليستها، ايجاد ساختارهاي ناهمگون ميباشد. كامپوزيتسازي و
ايجاد ساختارهاي ناهمگون، باعث جداسازي الكترونها و حفرههاي ايجاد شده با نور و افزايش بازدهي
فوتوكاتاليست ميشود. در اين پژوهش، كامپوزيت چندفازي TiO₂/V₂O₅-MXeneبا هدف بهبود فعاليت
فوتوكاتاليستي در حذف رنگدانههاي آلي مانند متيلن بلو طراحي و سنتز گرديد. در گام نخست، نانوذرات
V2O5به روش هيدروترمال و با استفاده از سورفكتانتهاي CTABو PVPسنتز شدند و نمونهي بهينه با 1
ميليمول CTABبهدليل ساختار يكنواختتر، كاهش بازتركيب حاملهاي بار، سطح ويژه بالاتر، باندگپ
2.09evو فعاليت فوتوكاتاليستي بالاتر انتخاب گرديد. به طوري كه اين نمونه در 180دقيقه، %69از رنگدانه
متيلن بلو را تخريب كرد. سپس درصدهاي مختلفي از پودر 15 ،10 ،5 ،1( V2O5و 20درصد وزني) به محلول
افزوده شد تا نانوساختارهاي ناهمگن با بازده نوري بالاتر حاصل شوند. نتايج آزمونهاي XRDو رامان نشان
داد كه فازهاي آناتاز TiO₂و اورتورومبيك V₂O₅به درستي تشكيل شدهاند. نتايج نشان دادند كه نسبت بهينه
15درصد V2O5منجر به جذب مؤثرتر نور مرئي، كاهش بازتركيب الكترون-حفره، توزيع يكنواخت ذرات
V2O5در بستر TiO2و افزايش سطح ويژه ( )149/5m2g-1با توجه به نتايج BETو همچنين افزايش تخريب
آلايندههايي نظير متيلنبلو شدند، به طوري كه اين نمونه در 180دقيقه رنگدانه متيلن بلو را به طور كامل
تخريب كرد. همچنين براي بهبود عملكرد مقدار 1درصد كامپوزيت، پودر مكسن در هنگام سنتز TiO2به
روش سل-ژل به همراه پودر V2O5اضافه گرديد. در نهايت، نمونهي TiO₂/15%V₂O₅–1%MXeneبا ايجاد
ساختار ناهمگون نوع ،Zبهترين عملكرد را به دليل رشد يكنواخت ذرات بر روي بستر لايهاي مكسن، افزايش
سطح ويژه ( ،)170/4m2g-1كاهش بازتركيب حاملهاي نوري، تسهيل انتقال الكترونها به دليل نقش مكسن
به عنوان ذخيره كننده الكترون و افزايش سرعت تجزيهي متيلن بلو نشان داد. به طوري كه اين كامپوزيت در
120دقيقه به طور كامل رنگدانه متيلن بلو را تخريب كرد
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/20
عنوان به انگليسي
Investigating the effect of adding V2O5 and MXene on the photocatalytic properties of TiO2 nanoparticles
تاريخ بهره برداري
3/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سارا ستوده هزه بران
چكيده به لاتين
The rapid growth of industry in recent decades has increased the production of organic and
inorganic pollutants, resulting in serious environmental challenges. Among clean
technologies, photocatalytic processes are among the most effective methods for removing
toxic organic compounds, especially industrial dyes. One of the methods for increasing the
efficiency of photocatalysts is the creation of heterogeneous structures. Composites and the
creation of heterogeneous structures separate electrons and holes generated by light and
increase the efficiency of the photocatalyst. In this study, a multiphase V₂O₅ / TiO₂ - MXene
composite was designed and synthesized with the aim of improving the photocatalytic activity
in the removal of organic pigments such as methylene blue dye. In the first step, V2O5 were
synthesized by the hydrothermal method using CTAB and PVP surfactants, and the optimal
sample with 1 mmol CTAB was selected due to its more uniform structure, lower charge
recombination, higher specific surface area and higher photocatalytic activity .so that this
sample in 180 minutes, destroyed 69 % of methylene blue dye. Then, different percentages of
prepared V2O5 powder (1, 5, 10, 15, and 20%) were added to the solution to obtain
heterogeneous nanostructures with higher optical efficiency.
The results of XRD and Raman tests showed that the anatase TiO₂ and orthorhombic V₂O₅
phases were properly formed. The results showed that the optimal ratio of 15% V₂O₅ led to
more effective absorption of visible light, reduced electron-hole recombination, uniform
dispersion of V2O5 particles in TiO2 subgrade and increase in specific surface area (149.5 m2
g-1) according to BET, and consequently increased the degradation of pollutants such as
methylene blue, so that this sample completely degraded methylene blue dye in 180 minutes.
Also, to improve performance, 1% of prepared Maxen was added during the synthesis of TiO₂
by the sol-gel method, along with prepared V₂O₅ powder. Finally, the TiO₂/15%V₂O₅–
1%MXene sample by creating heterogeneous structure of type Z showed the best performance
due to the uniform growth of particles on the MXene layer, increasing the specific surface
area(170.4 m2g-1), reducing the recombination of optical carriers, facilitating electron transfer
due to their MXene role as electron donor and increasing the speed of methylene blue. so that
the composite was completely degraded by methylene blue in 120 min.
كليدواژه هاي فارسي
فوتوكاتاليست , V2O5 , TiO2 , مكسن , ساختار ناهمگون , سنتز سل-ژل , سنتز هيدروترمال
كليدواژه هاي لاتين
Photocatalyst , TiO2 , V2O5 , MXene , Heterogeneous structure , Sol-gel synthesis , Hydrothermal synthesis
Author
Sara Sotoudeh Hezzebaran
SuperVisor
Amirmahmoud Bakhshayesh , Seyyed Morteza Masoudpanah