شماره ركورد
34839
پديد آورنده
فاطمه اسلامي
عنوان
توسعه نانو رنگدانههاي مغناطيسي تيتانيوم دياكسيد بر پايهي آهناكسيد براي كاربردهاي چند منظوره
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك ماده چگال
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/10/9
استاد راهنما
دكتر رضوانه امراللهي بيوكي
استاد مشاور
دكتر محبوبه رباني
دانشكده
فيزيك
چكيده
در دهههاي اخير، آلودگي منابع آبي توسط رنگهاي آلي آزويي مانند متيلن بلو چالش جدي ايجاد كرده است. تيتانيوم دياكسيد به عنوان فتوكاتاليزگر نيمهرسانا كارآمد شناخته ميشود، اما جداسازي دشوار نانوذرات آن و محدوديت فعاليت به ناحيه فرابنفش موانع اصلي كاربرد صنعتي به شمار ميروند. تركيب اين ماده با آهن اكسيد مغناطيسي راهكاري براي ايجاد كاتاليزهاي قابل بازيافت ارائه ميدهد. در اين پژوهش، نانوكامپوزيت مغناطيسي TiO₂/Fe₃O₄ با روش مكانوترمال سنتز شد. فرآيند شامل آسياب گلولهاي پرانرژي پودرهاي اوليه در نسبت وزني 1:1 به مدت 5/3 ساعت و عمليات حرارتي در دماي 450 درجه سانتيگراد بود. بهينهسازي پارامترها بر اساس آزمونهاي سيستماتيك زمان آسياب و دماي حرارتي انجام گرفت تا ساختار هيبريدي با چسبندگي مناسب فازها حاصل شود. خواص نمونه بهينه با تكنيكهاي پراكندگي پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، طيفسنجي بازتاب پراكنده، مغناطيسسنج نمونه ارتعاشي و فوتولومينسانس بررسي گرديد. عملكرد فتوكاتاليز تحت نور خورشيد ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه نمونه بهينه فازهاي آناتاز و مگنتيت را حفظ كرده، اندازه بلورك متوسط 544 آنگستروم و گاف انرژي 09/3 الكترونولت دارد. مغناطش اشباع emu/g 9 /12 جداسازي سريع با ميدان مغناطيسي خارجي را ممكن ساخت و سرعت بازتركيب الكترون-حفره به طور قابل توجه كاهش يافت. نانوكامپوزيت متيلن بلو را در غلظت 10 ميليگرم بر ليتر طي 60 دقيقه تا 95درصد تخريب كرد و در بازيابي مغناطيسي پايداري بالاي 90درصد حفظ نمود.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/30
عنوان به انگليسي
Development of Magnetic Titanium Dioxide Nanopigments Based on Iron Oxide for Multifunctional Applications
تاريخ بهره برداري
12/30/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه اسلامي
چكيده به لاتين
In recent decades, contamination of water resources by azo organic dyes such as methylene blue has posed a significant challenge. Titanium dioxide is recognized as an efficient semiconductor photocatalyst; however, the difficult separation of its nanoparticles and the restriction of its activity to the ultraviolet region constitute the primary barriers to industrial applications. Combining this material with magnetic iron oxide offers a viable solution for developing recyclable catalysts.In the present study, the magnetic nanocomposite TiO₂/Fe₃O₄ was synthesized via a mechanothermal method. The process involved high-energy ball milling of the precursor powders in a 1:1 weight ratio for 3.5 hours, followed by heat treatment at 450 °C. Parameter optimization was conducted through systematic experiments varying milling time and heat treatment temperature to achieve a hybrid structure with adequate phase adhesion. The properties of the optimal sample were characterized using X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy, vibrating sample magnetometry, and photoluminescence techniques. Photocatalytic performance was evaluated under natural sunlight irradiation.The results revealed that the optimal sample retained the anatase and magnetite phases, exhibiting an average crystallite size of 544 Å and a band gap of 3.12 eV. A saturation magnetization of 12.9 emu/g enabled rapid separation under an external magnetic field, while the electron-hole recombination rate was substantially reduced. The nanocomposite degraded methylene blue (at an initial concentration of 10 mg/L) by 95% within 40 minutes and maintained stability above 90% during magnetic recovery cycles.
كليدواژه هاي فارسي
نانوكامپوزيت مغناطيسي، TiO₂/Fe₃O₄، روش مكانيوشيميايي، روش مكانوترمال، فتوكاتاليزگر، متيلن بلو
كليدواژه هاي لاتين
Magnetic nanocomposite, TiO₂/Fe₃O₄, Mechanochemical method, Photocatalyst, Methylene blue
Author
Fateme Eslami
SuperVisor
Dr. Rezvane Amrollahi