تهیه و توسعه پوشش فتوکاتالیستی اصلاح شده با کامپوزیت مبتنی بر نقاط کوانتمی به منظور حذف آلاینده های آلی

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: تهیه و توسعه پوشش فتوکاتالیستی اصلاح شده با کامپوزیت مبتنی بر نقاط کوانتمی به منظور حذف آلاینده های آلی

ارائه دهنده: Provider: زینب رضائی - مهندسی مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر امید ایمان طلب

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر آرش فتاح الحسینی و دکتر پیام ویسی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محسن شیخی و دکتر مزدک ایزدی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 10 - 1405/7/29

مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس

چکیده: Abstract: چكيده: هدف پژوهش، توسعه پوشش‌های فوتوکاتالیستی اصلاح‌شده بر پایه‌ نقاط کوانتومی به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی و بررسی قابلیت آن در حذف آلاینده‌های آلی تحت تابش نور مرئی است. اگرچه دی‌اکسید تیتانیم به‌دلیل پایداری شیمیایی، سمیت پایین و فعالیت فوتوکاتالیستی مناسب، یکی از پرکاربردترین فوتوکاتالیست‌ها است، اما جذب محدود نور مرئی و بازترکیب سریع حامل‌های بار، استفاده مؤثر از آن را محدود می‌کند. در این راستا، از فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) به‌عنوان روشی مناسب برای تشکیل پوشش متخلخل TiO2 به کار گرفته شده است. با توجه به محدودیت‌های موجود در عملکرد پوششPEO ، در این پژوهش از N-GQDs و α-Fe₂O₃ QDs برای اصلاح سطح پوشش و افزایش قابلیت استفاده از نور مرئی استفاده شد. برای مشخصه‌یابی نمونه‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) استفاده شد. در ابتدا پوشش‌های PEO بر روی زیرلایه تیتانیمی اعمال شدند و سپس N-GQDs به روش هیدروترمال به صورت پس‌عملیات بر روی سطح PEO اعمال شد. همچنین نقاط کوانتومیα-Fe2O3 نیز به صورت پس‌عملیات و با روش هم‌رسوبی بر روی پوشش PEO با زیرلایه تیتانیمی اعمال گردید. رفتار فتوکاتالیستی این پوشش‌ها با استفاده از طیف‌سنجی نوری، مرئی-فرابنفش بررسی شد. نمونه TiO2-PEO/N-GQDs تخریب 83 درصد متیلن آبی و ثابت سرعت مرتبه اول min-1 3-10×3/4 را نشان داد. علت این امر، سطح آب‌ دوست‌تر، مشارکت بیش‌تر نقاط کوانتومی گرافن کوپل شده با نیتروژن و درصد تخلخل بالاتر در این پوشش بود. رفتار فتوکاتالیستی پوشش ناهم‌ساختار TiO2-PEO/α-Fe2O3 QDs تحت نور مرئی غلظت متیلن آبی را 73 درصد کاهش داد. تشکیل فاز جدید فتوکاتالیستی ناهم‌ساختارهای TiO2-PEO/N-GQDs و TiO2-PEO/α-Fe2O3 QDs با کاهش شکاف انرژی موثر، افزایش جذب نور مرئی و فراهم شدن سطح فعال بیشتر، شرایط مناسب‌تری برای جدایش و انتقال حامل‌های بار ایجاد کرده و در نتیجه فعالیت فتوکاتالیستی دی‌اکسید تیتانیم در ناحیه مرئی بهبود پیدا کرده‌است. رفتار الکتروشیمیایی پوشش‌ها توسط آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول NaSO4 در محیط تاریکی و نور انجام شد. در پوشش ناهم‌ساختار TiO2-PEO/N-GQDs و TiO2-PEO/α-Fe2O3 QDs مقاومت انتقال حامل‌های بار آسان‌تر انجام می‌شود و مقاومت انتقال بار در فصل مشترک کاهش می‌یابد. به‌عبارت دیگر، ناهم‌ساختار های نقاط کوانتومی می‌توانند با تسهیل انتقال الکترون و حفره، احتمال بازترکیب آنها را کاهش داده و تعداد بیشتری از حامل‌های بار را برای مشارکت در واکنش‌های سطحی در دسترس قرار دهند، که این باعث بهبود فعالیت فتوکاتالیستی پوشش الکترولیتی پلاسمایی با زیرلایه تیتانیمی می‎شود. واژه¬های کلیدی: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) – فوتوکاتالیست - تیتانیم دی‌اکسید – نقاط کوانتومی