تاثیر پسعملیات حرارتی بر ساختار کریستالی و رفتار فتوکاتالیستی پوششهای ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر آلیاژ برنج - دانشکده فنی و مهندسی
تاثیر پسعملیات حرارتی بر ساختار کریستالی و رفتار فتوکاتالیستی پوششهای ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر آلیاژ برنج
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: تاثیر پسعملیات حرارتی بر ساختار کریستالی و رفتار فتوکاتالیستی پوششهای ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر آلیاژ برنج
ارائه دهنده: Provider: محمدمهدی رجبی - مهندسی مواد
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر آرش فتاح الحسینی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر مینو کرباسی
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر حسن علمخواه - دکتر امید ایمانطلب
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1404/11/28
مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس دانشکده مهندسی
چکیده: Abstract: در این پژوهش، فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) بهمنظور ایجاد لایه سرامیکی بر زیرلایه آلیاژ برنج در یک الکترولیت آلومیناتی بهکار گرفته شد. اثر پسعملیات حرارتی بر ساختار، مورفولوژی پوششها و همچنین روند تخریب فتوکاتالیستی متیلن آبی (MB) تحت تابش نور مرئی بررسی گردید. نتایج نشان داد آنیل در دمای 425 درجه سلسیوس توازن مطلوبی میان شکلگیری نانوساختارها و کنترل ریزترکها برقرار میکند و همزمان با کاهش زاویه تماس آب از حدود 29 درجه به 6/11 درجه، آبدوستی سطح را بهطور قابل ملاحظهای افزایش میدهد. تحلیل پراش پرتو ایکس با زاویه برخورد کم (GIXRD) حضور فازهای ZnO،CuO و CuAlO2 را در کنار بازتابهای زیرلایه تایید کرد؛ همچنین نتایج طیفسنجی فتوالکترون پرتو ایکس (XPS) وجود گونههای Cu2+ و سیگنالهای Al 2p سازگار با تشکیل CuAlO2 را نشان داد. اندازهگیریهای نوری بیانگر گاف انرژی مستقیم در حدود 86/2 الکترونولت بوده و تحلیل نمودار موت-شاتکی رفتار دوگانه را آشکار ساخت، بهطوری که در محدودههای پتانسیلی مختلف، هم شیب مثبت (نشاندهنده رفتار نوع n عمدتا مرتبط با فاز ZnO) و هم شیب منفی (نشاندهنده رفتار نوع p مرتبط با فازهای CuO و CuAlO2) مشاهده شد. این امر حاکی از تشکیل نواحی نیمههادی نوع n و نوع p در ساختار پوشش است. بر اساس آزمونهای عملکردی، نمونه آنیلشده در 425 درجه سلسیوس بهمدت 2 ساعت بهعنوان حالت بهینه معرفی شد، بهطوریکه زمان ماند اثر معنیداری بر عملکرد نداشت و این نمونه توانست در غلظت ppm 15 متیلن آبی تحت نور مرئی، 54 درصد حذف آلاینده را محقق سازد که نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی حدود 13 درصد بهبود راندمان تخریب را نشان داد. افزون بر این، فعالسازی پراکسی مونو سولفات (PMS) موجب بروز همافزایی آشکار (ضریب همافزایی حدود 57/2) و افزایش چشمگیر کارایی حذف آلاینده شد. آزمون اثر یونهای همزیست در آب نشان داد حضور PO_4^(3-) و Cl⁻ فرایند حذف را تقویت کرده و بهترتیب به 63 و 57 درصد رساند، در حالیکه یون NO_3^- اثر بازدارنده داشته و کارایی را به حدود 44 درصد کاهش داد. ارزیابی قابلیت استفاده مجدد نیز افت حدود 13 درصدی تخریب پس از چرخه دوم را نشان داد، اما عملکرد در ادامه تا چرخه چهارم پایدار باقی ماند. آزمونهای بهدامانداز رادیکالی، نقش گونههای فعال را مشخص کرده و به تبیین سازوکارهای غالب فتوکاتالیستی کمک نمود؛ همچنین بر پایه شناسایی فرآوردههای میانی، مسیر محتمل تخریب متیلن آبی پیشنهاد شد. در مجموع، نتایج حاکی از آن است که پسعملیات حرارتی در 425 درجه سلسیوس بهمدت 2 ساعت با بهینهسازی مورفولوژی، افزایش آبدوستی و تقویت جدایش بار بهواسطه پوشش ZnO/CuO/CuAlO2، امکان دستیابی به فتوکاتالیستی پایدار و کارآمد تحت نور مرئی را برای پوششهای PEO بر زیرلایه برنجی فراهم میسازد.