بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوششهای کامپوزیتی TiO2-Bi2WO6ایجاد شده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوششهای کامپوزیتی TiO2-Bi2WO6ایجاد شده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص

ارائه دهنده: Provider: راضیه چهارمحالی - مهندسی مواد

اساتید راهنما: Supervisors: آقای دکتر آرش فتاح الحسینی

اساتید مشاور: Advisory Professors: خانم دکتر مینو کرباسی و آقای دکتر دارا دستان

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: آقای دکتر ژاله، آقای دکتر کالجی و آقای دکتر موحدی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 9 - 1403/3/29

مکان ارائه: Place of presentation: اتاق کنفرانس

چکیده: Abstract: با توجه به مشکلات محیطزیستی، فرایند فتوکاتالیستی بهعنوان یک راهحل مناسب برای حذف آلایندهها بکار گرفته شده است. فتوکاتالیستها پودری مشکلاتی از قبیل بازیابی، استفاده مجدد و آگلومره شدن را دارند که برای برطرف کردن این مشکلات، پوششهای فتوکاتالیستی راهحل مناسبی هستند. هدف از این پژوهش ارزیابی فعالیت فتوکاتالیستی پوششهای دی- اکسید تیتانیم ( )TiO2و کامپوزیتی TiO2و بیسموت تنگستات ) (Bi2WO6است. در همین راستا، ابتدا پوششهای TiO2از طریق اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی ( )PEOبرای استفاده از آن بهعنوان یک سطح فتوکاتالیست متخلخل در تخریب متیلن آبی استفاده شده است. طرح فاکتوریل کسری ( )FFDبرای بهینهسازی پارامترهای مختلف پوششدهی مانند ترکیب الکترولیت، پارامترهای الکتریکی و زمان فرایند بر اساس نرخ تخریب متیلن آبی انجام شد و نمونه بهینه انتخاب شد. تأثیر پارامترهای PEO بر ترشوندگی، فاز کریستالی و ریزساختار سطح پوششها نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه بهینه با بیشترین میزان تخلخل روی سطح و بالاترین میزان آناتاز، بیشترین فعالیت فتوکاتالیستی را نشان داد که منجر به تخریب 47درصد متیلن آبی تحت نور مرئی شد. رفتار فتوکاتالیستی پوشش بهینه تحت شرایط مختلف مانند حضور اکسنده پتاسیم پراکسیمونو سولفات ( ،)PMSغلظت آلاینده، شدت نور و pHارزیابی شد. با توجه به شکاف انرژی محاسبه شده ( 3/01الکترونولت) مربوط به نمونه بهینه، موقعیت نوار رسانش و ظرفیت آن به ترتیب -0/43و +2/58الکترونولت حاصل شد که در حضور بهداماندازهای مناسب، گونههای فعال اکسیژنی در فرایند تخریب متیلن آبی تأیید شد. در فاز دوم، بهمنظور ایجاد پوشش کامپوزیتی TiO2-Bi2WO6از فرایند هیدروترمال استفاده شد، در این راستا پارامترهای فرایند هیدروترمال مانند غلظتهای مختلف پیش مادههای سدیم تنگستات و نیترات بیسموت و همچنین زمانهای مختلف فرایند بر رفتار فتوکاتالیستی پوششها در تخریب متفورین بررسی شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیلهای ریزساختاری نشان داد که تغییر غلظت پیش مادههای Bi2WO6با حفظ کردن ساختار متخلخل پوشش ،PEOریزساختار ورقهای شکل از خود نشان دادند. سازوکار تشکیل آن بر روی پوشش TiO2با بررسی اثر زمان مورد بررسی قرار گرفت، بهطوریکه، با افزایش زمان ریزساختار سطح پوشش از ساختار کروی به سوزنی شکل تغییر یافت. راندمان تخریب متفورمین نشان داد که رفتار فتوکاتالیستی پوششهای کامپوزیتی بهطور چشمگیری نسبت به پوشش TiO2افزایش یافت. بهطوریکه پوشش کامپوزیتی آماده شده در غلظت کم و در مدت زمان بالا میزان 90درصد تخریب را در 180دقیقه تحت نور مرئی نشان داد که ثابت نرخ تخریب آن 12/3درصد بیشتر از TiO2بود که میتوان به کاهش شکاف انرژی ( 2/73الکترونولت) آن در مقایسه با پوشش 3/01( TiO2الکترونولت) نسبت داد. با بهرهبرداری از ویژگیهای همترازی نوارهای ظرفیت و رسانش پوشش کامپوزیتی، سازوکار فعالیت فتوکاتالیستی نوع IIپیشنهاد شد که منجر به طیف گستردهای از جذب نور مرئی و افزایش جداسازی حاملهای بار شد. علاوهبر این، گونههای فعال اکسیژنی در طی فرایند تخریب با بهداماندازهای مناسب شناسایی شد و این سازوکار تخریب متفورین پیشنهاد شد

فایل: ّFile: تنزيل فایل