منو
مینو کرباسی

استادیار

تاریخ به‌روزرسانی: 1404/08/27

مینو کرباسی

مهندسی / مهندسی علم مواد

رساله های دکتری

  1. بررسی نقش افزودن ترکیبات بر پایه آهن در بهبود فعالیت فتوکاتالیستی پوشش های ایجادشده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص
    1403
    فرایند فتوکاتالیستی به‌عنوان یک راه‌حل مناسب برای حذف آلاینده‌های آلی به‌کار گرفته شده است. در این راستا پوشش‌های فتوکاتالیستی برای غلبه بر محدودیت فتوکاتالیست‌های پودری ارائه شده‌اند. هدف از این پژوهش ارزیابی فعالیت فتوکاتالیستی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO)‌ بر پایه آهن روی زیرلایه تیتانیم به دو صورت درجا (فاز اول) و پس‌عملیات (فاز دوم) است. نمونه‌ها توسط مشخصه‌یابی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی بازتاب نفوذی و طیف‌سنجی نوری لومینسانس مشخصه‌یابی شد. در فاز اول، پوشش‌های دی اکسید تیتانیم از طریق فرایند PEO بر تیتانیم خالص با تغییر غلظت‌های مختلف نیترات آهن درون الکترولیت پوشش‌دهی اضافه شد. تمام پوشش‌ها ساختار متخلخلی از خود نشان می‌دهند که ماهیت پوشش PEO است. همچنین، نتایج آنالیز فازی نشان می‌دهد که فازهای آناتاز و روتایل در طول فرایند پوشش‌دهی تشکیل می‌شوند. بررسی فعالیت فتوکاتالیستی پوشش‌ها برای تخریب نوری متیلن آبی بررسی شد و نتایج نشان داد که افزایش غلظت آهن تا 1/0 گرم بر لیتر منجر به بهبود فعالیت فتوکاتالیستی نسبت به پوشش دی اکسیدتیتانیم می‌شود، به‌طوری‌که بیشترین فعالیت فتوکاتالیستی در تخریب متیلن آبی به میزان 76 درصد رسید. حضور آهن در پوشش دی اکسید تیتانیم نه تنها منجر به کاهش شکاف انرژی از 05/3 به 95/2 الکترون ولت می‌شود بلکه با کاهش شدت پیک فتولومینسانس، کاهش بازترکیب جفت الکترون-حفره فعال‌شده نوری و افزایش فعالیت فتوکاتالیستی را به‌دنبال دارد. در فاز دوم، به‌منظور ایجاد اکسید مغناطیسی آهن روی سطح پوشش TiO2 از فرایند رسوب‌گذاری شیمیایی استفاده شده است. بدین منظور، اثر غلظت‌های مختلف نیترات آهن و دماهای مختلف در فرایند رسوب‌گذاری شیمیایی بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌ها در تخریب متیلن آبی و ردامین بی بررسی شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که علاوه بر فاز آناتاز، روتایل و تیتانیم، فاز اکسید آهن روی سطح تشکیل شده است. فعالیت فتوکاتالیستی نشان داد که پوشش آماده شده با غلظت 63/3 گرم نیترات آهن و دمای 180 درجه سلسیوس منجر به بالاترین میزان تخریب متیلن آبی (67 درصد) و ردامین بی (25 درصد) تحت تابش نور مرئی شد. این نتایج را می‌توان به کاهش شکاف انرژی از 05/3 به 87/1 الکترون‌ولت و کاهش بازترکیب الکترون و حفره در پوشش دی اکسید تیتانیم حاوی اکسید آهن نسبت داد. رفتار فتوکاتالیستی پوشش بهینه تحت شرایط مختلف مانند حضور اکسنده پتاسیم پراکسی‌مونو سولفات (PMS)، شدت نور و pH ارزیابی شد و در حضور به‌دام‌اندازهای مناسب، گونه‌های فعال در فرایند تخریب ردامین بی جهت ارائه مکانیزم تایید شد.
  2. بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی اتصال غیرهمگن TiO2-Bi2WO6 درپوشش‌های ایجاد شده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص
    1403
    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 دی‌اکسید تیتانیم (TiO2) و اتصال غیرهمگن TiO2 و بیسموت تنگستات (Bi2WO6) است. در همین راستا مشخصه‌یابی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی فتوالکترون پرتو ایکس، طیف‌سنجی بازتاب نفوذی و طیف‌سنجی نوری لومینسانس انجام شد. در همین راستا، ابتدا پوشش‌های TiO2 از طریق اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) برای استفاده از آن به‌عنوان یک سطح فتوکاتالیست متخلخل در تخریب متیلن آبی استفاده شده است. طرح فاکتوریل کسری (FFD) برای 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. 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 47 درصد متیلن آبی تحت نور مرئی شد. رفتار فتوکاتالیستی پوشش بهینه تحت شرایط مختلف مانند حضور اکسنده پتاسیم پراکسی‌مونو سولفات (PMS)، غلظت آلاینده، شدت نور و pH ارزیابی شد. با توجه به شکاف انرژی محاسبه شده (01/3 الکترون‌ولت) مربوط به نمونه بهینه، موقعیت نوار رسانش و ظرفیت آن به ترتیب 43/0- و 58/2+ الکترون‌ولت حاصل شد که در حضور به‌دام‌اندازهای مناسب، گونه‌های فعال اکسیژنی در فرایند تخریب متیلن آبی تایید شد. در فاز دوم، به‌منظور ایجاد اتصال غیرهمگن TiO2-Bi2WO6 از 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 Bi2WO6 با حفظ کردن ساختار متخلخل پوشش PEO ، ریزساختار ورقه‌ای شکل از خود نشان دادند. سازوکار تشکیل آن بر روی پوشش TiO2 با بررسی اثر زمان هیدروترمال 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 TiO2-Bi2WO6 به‌طور چشمگیری نسبت به پوشش TiO2 افزایش یافت. به‌طوری‌که پوشش آماده شده در غلظت کم و در مدت زمان بالا میزان 90 درصد تخریب را در 180 دقیقه تحت نور مرئی نشان داد که ثابت نرخ تخریب آن 3/12 درصد بیشتر از TiO2 بود که می‌توان به کاهش شکاف انرژی (73/2 الکترون‌ولت) آن در مقایسه با پوشش TiO2 (01/3 الکترون‌ولت) نسبت داد. با بهره‌برداری از ویژگی‌های هم‌ترازی نوارهای ظرفیت و رسانش اتصال غیرهمگن پوشش، سازوکار فعالیت فتوکاتالیستی نوع II پیشنهاد 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.
  3. بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش های سلسله مراتبی TiO2-WO3 ایجادشده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی و هیدروترمال روی تیتانیوم خالص تجاری
    1402
    بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش های سلسله مراتبی TiO2-WO3 ایجادشده به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی و هیدروترمال روی تیتانیوم خالص تجاری....
  4. بررسی تغییر نقص جای خالی اکسیژنی توسط عملیات احیا شیمیایی و تاثیر آن بر روی رفتار فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش های ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص تجاری
    1402
    بررسی تغییر نقص جای خالی اکسیژنی توسط عملیات احیا شیمیایی و تاثیر آن بر روی رفتار فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش های ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص تجاری ...

پایان‌نامه‌های کارشناسی‌ارشد

  1. بررسی تاثیر غلظت و ترکیب شیمیایی الکترولیت بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌های ایجاد شده بر آلیاژ AL توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی
    1403
    چکیده: در این پژوهش، خواص فتوکاتالیستی پوشش‌های ایجاد شده بر سطح آلومینیوم با استفاده از فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO) مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه، بهبود عملکرد فتوکاتالیستی از طریق افزودن نانوذرات اکسید تیتانیوم و بهینه‌سازی پارامترهای فرآیندی بوده است. ساختار، ترکیب شیمیایی و مورفولوژی پوشش‌ها به کمک آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی با حد تفکیک بالا (FE-SEM) و پراش پرتو ایکس( XRD) وترشوندگی وطیف‌سنجی بازتاب نفوذی (DRS) و طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL) طیف‌سنجی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین در نمودار ولتاژ-زمان مربوط به فرآیند پوشش‌دهی، پوشش نانوکامپوزیتی آلومینا که فاقد نانوذرات است، تحت شرایط چگالی جریان 5/0 آمپر بر دسی‌متر مربع، بسامد 1000 هرتز، مدت‌زمان 10 دقیقه و چرخه‌کاری 50 درصد، الکترولیت قلیایی و حالت جریان مستقیم پالسی در الکترولیت پایه سیلیکاتی با غلظت 6گرم بر لیتر تشکیل شده است .همچنین، بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که پوشش‌های ایجادشده دارای سه لایه مجزا شامل لایه متخلخل بیرونی، لایه میانی فشرده و لایه مانع داخلی هستند. برای بهبود رفتار فتوکاتالیستی پوشش هااز مقادیر مختلف 5/0 و1و5/1 و2گرم نانوذرات TiO₂ (P25) استفاده شد که 1گرم نانوذره رفتار بهتری نشان داد ومیزان تخریب را از 70به 85درصد رساند.توزیع یکنواخت نانوذرات TiO₂ (P25) در ساختار پوشش منجر به افزایش تخلخل و کاهش اندازه دانه‌ها شده که این امر بهبود خواص فتوکاتالیستی و افزایش سطح فعال را به دنبال داشته است. آنالیزهای طیف‌سنجی نشان دادند که ترکیب شیمیایی پوشش، علاوه بر TiO₂، شامل اکسیدهای آلومینیوم و سایر ترکیبات سرامیکی است که در استحکام و چسبندگی پوشش نقش مهمی ایفا می‌کنند. همچنین، بررسی عملکرد فتوکاتالیستی پوشش‌ها در تخریب آلاینده‌های آلی نشان داد که نرخ تجزیه آلاینده‌ها در حضور نور مرئی و تحت شرایط بهینه به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. این امر نشان‌دهنده‌ی پتانسیل بالای این پوشش‌ها در کاربردهای زیست‌محیطی مانند تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و حذف ترکیبات آلی مضر از آب است. به‌طور کلی، این تحقیق نشان می‌دهد که بهینه‌سازی شرایط فرآیند PEO همراه با افزودن نانوذرات TiO₂ می‌تواند منجر به تولید پوشش‌هایی با عملکرد فتوکاتالیستی بهینه میشود.این یافته‌ها می‌توانند به عنوان راهکاری موثر در طراحی و توسعه‌ی پوشش‌های هوشمند برای استفاده در صنایع مختلف از جمله تصفیه آب، تولید انرژی و مهندسی مواد مورد بهره‌برداری قرار گیرند. در نهایت، پیشنهاد می‌شود که در تحقیقات آینده، بررسی تاثیر دیگر نانوذرات و اصلاح الکترولیت‌ها برای بهبود بیشتر خواص فتوکاتالیستی و مکانیکی این پوشش‌ها انجام گیرد.
  2. بررسی تاثیر غلظت و ترکیب شیمیایی الکترولیت بر رفتار فتوکاتالیستی پوششهای ایجاد شده بر روی آلیاژ منیزیمAZ31 توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی
    1403
    این پژوهش با هدف توسعه پوششهای اکسیداسیون الکترولیتی پالسمایی(PEO)اکسید منیزیم مبتنی برپتاسیم هیدروکسیدانجام شده است که تحت نور مرئی فعال شده و قادر به حذف آالینده متیلن آبی هستند. برای مشخصهیابی این پوششها ازروشهای مختلفی از جمله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیفسنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDS)، پراش پرتو ایکس(XRD)، ترشوندگی، طیفسنجی بازتاب نفوذی(DRS)استفاده شده است. همچنین، پاسخ ولتاژ-زمان فرآیند پوششدهی نیز ثبت شده است.پوششPEOآلیاژAZ31منیزیم در فرکانس1000هرتز، چرخه کاری50درصد، مدت زمان7 دقیقه و چگالی جریان7/0آمپر بر دسیمتر مربع در الکترولیت پایه فسفاتی با غلظت5گرم بر لیتر و غلظتهای متفاوت1،2و3گرم بر لیترپتاسیم هیدروکسیدتولید شده است. در ابتدا، تفاوترفتار فتوکاتالیستیبین الکترولیتهای مختلفسدیمفسفات،سدیمآلومینات وسدیمسیلیکات بررسی شدو رفتار فتوکاتالیستی این پوششها با استفاده از طیفسنجی نوری مرئی-فرابنفش مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که پوشش ایجاد شده در الکترولیت پایه سیلیکاتی بهترین رفتار فتوکاتالیستی را با تخریب89درصد متیلن آبی از خود نشان داده است.در ادامه، غلظتهای متفاوت2،3و4گرم بر لیترپتاسیم هیدروکسیدبه5گرم بر لیتر الکترولیتسدیمسیلیکات اضافه شده و نمودار ولتاژ-زمان نمونهها بررسی شده است. برای بررسی رفتار فتوکاتالیستی نمونهها باغلظتهای متفاوتپتاسیم هیدروکسید، هر نمونه به مدت5ساعت در محلول متیلن آبی تحت نور مرئی قرار گرفته و میزان تخریب آنها بررسی شده است. نمونه با غلظت3گرم بر لیترپتاسیم هیدروکسیدبا تخریب89درصد، بیشترین تخریب متیلن آبی را در بین نمونهها داشته است. علت این امر، سطح آبدوستتر و تخلخلهای بیشتر این پوشش است.در ادامه، چگالی جریان پوششدهیPEOاز7/0آمپر بر دسیمتر مربع به5/0آمپر بر دسیمتر مربع تغییر داده شده تا بتوان رفتار فتوکاتالیستی بهتری را مشاهده کرد. همچنین، افزودنیهای مختلف دیاکسید تیتانیوم،اکسیدگرافنو اکسید سریم به الکترولیت پایه اضافه شدهو رفتار فتوکاتالیستی آنها با نمونه بهینه مقایسه شده است. در نهایت، با استفاده از آنالیزهایDRSو موت-شاتکی، سازوکار فتوکاتالیستی نمونه بهینه ترسیم شده است.
  3. بهبود بازده فوتوکاتالیستی پوشش های ایحاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در حضور الکترولیت حاوی مس روی تیتانیم خالص
    1402
    بهبود بازده فوتوکاتالیستی پوشش های ایحاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در حضور الکترولیت حاوی مس روی تیتانیم خالص
  4. بررسی اثر افزودن نانو ذرات اکسید مس بر رفتار فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوششهای ایجادشده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص تجاری
    1401
    حذف آلایندههای آبی، به خصوص تصفیه پساب، یکی از مهمترین مسائل در قرن حاضر است. در میان فناوریهای موجود برای حذف آلاینده، فرایند فتوکاتالیستی یکی از نویدبخشترین و پربازدهترین رویکردها است. بهدلیل اینکه تنها چهار الی پنج درصد از نورخورشید در محدوده فرابنفش قرار دارد، بیشتر مطالعات روی توسعه فتوکاتالیستهایی با گستره جذب وسیعتری از این منبع انرژی پایدار، یعنی محدوده نور مرئی است. در این بین، نیمهرسانا TiO2یکی از رایجترین و پرکاربردترین فتوکاتالیستها است اما دارای محدودیتهایی اعم از شکاف انرژی عریض، فعال بودن تنها در محدوده نور فرابنفش و بازترکیبی سریع جفت الکترون-حفره است.