توسعه اتصالات ناهم ‌ساختار g-C3N4/ZnO به روش‌های پس عملیات روی پوشش‌های فتوکاتالیستی متخلخل دی‌اکسید تیتانیم به‌منظور تشکیل فتوکاتالیست‌های فعال تخت نور مرئی

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: توسعه اتصالات ناهم ‌ساختار g-C3N4/ZnO به روش‌های پس عملیات روی پوشش‌های فتوکاتالیستی متخلخل دی‌اکسید تیتانیم به‌منظور تشکیل فتوکاتالیست‌های فعال تخت نور مرئی

ارائه دهنده: Provider: شیما شیخی - مهندسی مواد

اساتید راهنما: Supervisors: جناب اقای دکتر آرش فتاح الحسینی

اساتید مشاور: Advisory Professors: سرکار خانم دکتر مینو کرباسی و جناب اقای دکتر پیام ویسی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: جناب اقای دکتر امید ایمان لطب و جناب اقای دکتر

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 11 - 1405/4/30

مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس

چکیده: Abstract: چکیده: باتوجه‌به بحران جهانی آلودگی منابع آبی ناشی از ورود آلاینده‌های آلی پایدار به محیط‌زیست، توسعه سامانه‌های فتوکاتالیستی ناهمگن با کارایی بالا در محدوده طیف نور مرئی از اهمیت بسزایی برخوردار است. دی‌اکسید تیتانیم (TiO2) به دلیل پایداری شیمیایی، عدم سمیت و هزینه پایین، فتوکاتالیستی شناخته‌شده است؛ بااین‌حال، پهنای باند ممنوعه بزرگ و نرخ بازترکیب سریع جفت‌های الکترون - حفره، عملکرد نوری آن را محدود می‌سازد. در این پژوهش، به‌منظور غلبه بر این چالش‌ها، یک فتوکاتالیست ناهمگن سه‌گانه نوین بر پایه g-C3N4 /ZnO/ TiO2 طراحی و توسعه یافت. بدین منظور، ابتدا پوشش‌های متخلخل دی‌اکسید تیتانیم به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO) بر روی زیرلایه تیتانیم خالص تجاری سنتز شدند. در ادامه، نانوساختارهای اکسید روی (ZnO) با مورفولوژی‌های کنترل‌شده در کنار نانوصفحات نیترید کربن گرافیت گونه (g-C3N4) به روش پس عملیات هیدروترمال بر روی بستر متخلخل TiO2 نشانده شدند. در این راستا، ساختارهای ناهمگن مختلفی با آرایش‌های هندسی صفر بعدی به دوبعدی (0D-02D)، یک‌بعدی به دوبعدی (1D-2D) و دوبعدی به دوبعدی (2D-2D) سنتز و مقایسه گردیدند. آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ساختار فازی یکنواخت و تثبیت موفقیت‌آمیز اجزا بر روی بستر متخلخل حاصل از PEO را تأیید کردند. علاوه بر این، نتایج آزمون‌های طیف‌سنجی بازتابش نفوذی (DRS) و مشخصه‌یابی‌های الکتروشیمیایی شامل نمودارهای مات - شاتکی (Mott-Schottky) و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان دادند که جفت‌شدن این نیمه‌رساناها با ایجاد پیوند ناهمگن مناسب، موجب کاهش مقاومت انتقال بار در فصل‌ مشترک‌ها، بهبود چشمگیر جداسازی حامل‌های بار و انتقال بهینه آن‌ها شده است. ارزیابی فعالیت فتوکاتالیستی نمونه‌ها در تخریب آلاینده متیلن آبی تحت تابش نور مرئی نشان داد که نمونه 2D-2D به دلیل داشتن مساحت سطح ویژه بالاتر و توزیع یکنواخت‌تر مراکز فعال، کارایی فوق‌العاده‌ای در مقایسه با سایر ساختارها دارد. یافته‌های این تحقیق راهکار مؤثری را جهت طراحی پوشش‌های فتوکاتالیستی پایدار، با راندمان بالا و قابلیت بازیابی آسان برای کاربردهای عملیاتی تصفیه آب ارائه می‌دهد.