تاثیر هم‌افزایی تنگستات مس ایجاد شده به روش سولووترمال بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌های تیتانیا - دانشکده فنی و مهندسی
تاثیر هم‌افزایی تنگستات مس ایجاد شده به روش سولووترمال بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌های تیتانیا
نوع: Type: رساله
مقطع: Segment: دکتری
عنوان: Title: تاثیر هم‌افزایی تنگستات مس ایجاد شده به روش سولووترمال بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌های تیتانیا
ارائه دهنده: Provider: حامد بهرامیان - مهندسی مواد
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر آرش فتاح الحسینی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر مینو کرباسی- دکتر راضیه چهارمحالی
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر سعید عزیزان-دکتر مسعود عطاپور-دکتر بهزاد کوزه‌گر کالجی
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 10:30 - 1404/8/6
مکان ارائه: Place of presentation: اتاق کنفرانس
چکیده: Abstract: حضور کروم شش‌ظرفیتی (Cr6+) در فاضلاب، به‌دلیل سمیت و خاصیت سرطان‌زایی، خطری جدی برای محیط‌زیست و سلامت انسان ایجاد می‌کند. هدف این پژوهش، توسعه فتوکاتالیست ناهمگن کارآمد تحت نور مرئی برای احیای این آلاینده و کاهش خطرات آن است. برای این منظور، از مزایای روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) در ایجاد پوشش‌های پایه تیتانیایی مانند کنترل فازی، تخلخل و چسبندگی مناسب و برتری نسبت به فتوکاتالیست‌های پودری در رفع مشکلاتی مانند جداسازی و هدررفت در استفاده‌های مکرر، استفاده شد و سپس تنگستات مس با اعمال پس‌عملیات هیدروترمال، در جهت تشکیل نانوکامپوزیت TiO₂/CuWO₄ روی این پوشش‌ها، سنتز شد. علت انتخاب روش هیدروترمال، امکان سنتز کنترل‌شده و یکنواخت ذرات و ماده تنگستات مس، شکاف انرژی باریک، سمیت کم و مقرون‌به‌صرفه بودن آن، بود. این رویکرد ترکیبی در نهایت منجر به تولید پوششی پایدار و کاربردی شد که با جلوگیری از بازترکیب سریع حاملان بار و رفع محدودیت جذب در ناحیه فرابنفش در فتوکاتالیست تیتانیا، عمل‌کرد فتوکاتالیستی بسیار بهتری را تحت نور مرئی ارائه دهد. تصاویر ریزساختار، برگرفته از آزمون FESEM، تشکیل پوشش سلسله مراتبی حاوی ذرات CuWO₄ با توزیع یکنواخت روی TiO₂ میکرومتخلخل به‌عنوان بستر را تأیید کرد. نتایج آزمون فتوکاتالیستی تحت نور مرئی نشان داد که ثابت سرعت در نانوکامپوزیت سنتز شده به روش هیدروترمال، 77/3 برابر بیشتر از پوشش خالص TiO₂ است. باتوجه به آزمون‌های AFM، ترشوندگی، UV-Vis DRS، XPS، PL و EIS، سازوکار بهبود عمل‌کرد به عوامل متعددی از جمله زبری سطح بالاتر، ابرآب‌دوستی، شکاف انرژی باریک‌تر، تشکیل اتصال ناهمگن نوع II، بهبود جداسازی حامل‌های بار، کاهش مقاومت انتقال بار و افزایش جریان نوری نسبت داده شد. علاوه‌براین، تأثیر به‌دام‌اندازهای مختلف مانند اسید اگزالیک، پتاسیم پرسولفات، سدیم آزید و غیره و اکسیدان‌های H2O2، پراکسی‌دی‌سولفات (PDS) و پراکسی‌منوسولفات (PMS) بررسی شد و نقش حیاتی گونه‌های رادیکالی و غیررادیکالی ناشی از آن‌ها، مشخص شد. در میان به‌دام‌اندازها، اسید اگزالیک و پتاسیم پرسولفات، نقش غالب حفرات و الکترون‌ها را به‌ترتیب، در رفتار احیای فتوکاتالیستی، نشان دادند. در مورد اکسیدان‌ها، PDS در مقایسه با PMS، عامل هم‌افزایی بالاتری در تولید رادیکال‌های سولفات نشان داد درحالی‌که H2O2 بی‌اثر، عمل کرد. درنهایت، سازوکاری حاوی دو مسیر ترکیبی از واکنش‌های رادیکالی وغیررادیکالی برای اکسیدان‌ها، ارائه شد. در ادامه پژوهش، روش پس‌عملیات قلیایی (احیای شیمیایی) با استفاده از NaOH به‌عنوان عامل احیایی، بر پوشش‌های کامپوزیتی TiO2/CuWO4 سنتز شده در فاز اول، به‌منظور ارتقای رفتار احیای فتوکاتالیستی، اعمال شد. این پس‌عملیات، نه‌تنها توانست مورفولوژی سطح پوشش را به نانوساختارهای سوزنی-گل‌مانند، تغییر دهد، بلکه، موجب ایجاد نقص جای‌خالی اکسیژنی در کامپوزیت شد. میزان احیای فتوکاتالیستی Cr6+ تحت نور مرئی، در این حالت در مدت 5 ساعت به 100 درصد رسید که در مقایسه با کامپوزیت سنتز شده در فاز اول که در مدت 4 ساعت تنها 43 درصد احیا حاصل کرد، بسیار مناسب بود. هم‌چنین، ثابت سرعت احیایی نیز، 92/2 برابر سریع‌تر شد. علت اصلی این بهبود، ایجاد جای‌خالی اکسیژنی، تشکیل فاز فتوکاتالیستی جدید TiP2O7 و مورفولوژی سوزنی-گل‌مانند بود که مکان‌های فعال سطحی بیش‌تری را فراهم کرد.
فایل: ّFile: تنزيل فایل