سنتز نانوفريت‌هاي Ni و Cu دوپه شده با Co2+ و Zn2+و بررسي ويژگيهاي ساختاري و رنگدانهاي و اثر كاتاليستي آنها در تخريب آلايندهها

دكتراي تخصصي

در سال‌هاي اخير، آب‌هاي آلوده با رنگ‌هاي آزو سبب ايجاد مشكلات جدي در محيط زيست شده است؛ بنابراين، اين مواد بايد حذف شوند. تركيب فوتوكاتاليزگر‌ها با جداسازي مغناطيسي، روش جديدي است كه به‌طور گسترده براي حذف رنگ‌ها از آب‌هاي آلوده استفاده مي‌شود. حذف رنگ‌ها به كمك فريت‌ها به‌دليل جداسازي آسان آن‌ها با يك آهن‌ربا و دارا بودن سطح مقطع كاتاليزي بالا، انتخابي مناسب است. در رساله پيش رو، چهار دسته از نانو ذرات فريت با روش سل- ژل خود احتراقي سنتز شدند. دسته اول نانو ذرات مس فريت و نانو ذرات نيكل فريت كه نمونه‌هاي اصلي مورد بررسي در اين تحقيق هستند. دسته‌ي دوم تركيب‌هاي جديد مس فريت و نيكل فريت سنتز شده به كمك مواد فعال سطحي كاتيوني سديم دودسيل سولفات (SDS) و ستيل متيل آمونيوم بروميد (CTAB) هستند و تاثير افزودن مواد فعال سطحي بر روي ويژگي‌هاي ساختاري و كاتاليزي فريت‌ها مطالعه شد. دسته‌ي سوم تركيب‌هاي جديد مس فريت و نيكل فريت آلاييده شده با Co و Zn هستند. دسته چهارم مربوط به سنتز تركيب‌هاي مخلوط مس فريت و نيكل فريت است. در اين گروه نانو ذرات NixCu1–xFe2O4 (x= 0.2، 0.4، 0.5، 0.6 و 0.8) سنتز شدند. با بررسي الگوهاي XRD و طيف FT-IR، شناسايي و تشكيل فاز فريت اسپينل انجام شد. ميانگين اندازه بلوري ذرات نمونه‌ها با معادله شرر محاسبه شده و در توافق خوبي با نتايج تجربي بود. ريخت‌شناسي و اندازه نانو ذرات تهيه شده به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشاهده شد. شكاف نوار ذرات به كمك داده‌هاي DRS محاسبه شد. خاصيت مغناطيسي ذرات به كمكAGFM بررسي شد. بازتابش زير قرمز رنگدانه‌هاي پودري به كمك طيف سنجي NIR تعيين شد. تخريب فوتوكاتاليزي آلاينده‌ي آزويي قرمز مستقيم 264 با نانو فريت‌هاي سنتز شده در سيستم ناپيوسته تحت تابش نور مريي و فرابنفش بررسي شد. اندازه‌گيري غلظت‌هاي اوليه و نهايي رنگ به كمك طيف‌سنج UV-Visible صورت گرفت. در سيستم ناپيوسته تاثير پارامترهايي نظير جرم كاتاليزگر، حضور و عدم حضور اكسنده كمكي، نوع تابش نور، غلظت آلاينده و نوع كاتاليزگر به كار رفته مورد بررسي قرار گرفت. مس فريت اثر كاتاليزي بهتري در تخريب فوتوكاتاليزي آلاينده دارا بود. كاتاليزگر‌هاي سنتز شده، در شرايط تابش نور مريي درصد تخريب بالاتري نسبت به تابش فرابنفش داشتند. مطالعات سينتيكي تخريب فوتوكاتاليزي قرمز مستقيم 264 با روش لانگموير- هنشلوود مورد بررسي قرار گرفت و ثابت‌ها و ضريب هم‌بستگي محاسبه شد. هم‌چنين مطالعات ايزوترمي تخريب فوتوكاتاليزي آلاينده‌ مورد بررسي قرار گرفت. در اين محاسبات ايزوترم‌هاي دو، سه و چهار پارامتري مورد مطالعه قرار گرفتند. با به‌كارگيري معادلات ايزوترمي و برنامه curve expert، پارامترهاي ايزومرها و ضرايب هم‌بستگي به دست آمد. در نهايت ميانگين درصد خطاي آن‌ها با به‌كارگيري تابع‌هاي ARE، HYBRID و MPSD و داده‌هاي آزمايشگاهي به كمك برنامه MATLAB محاسبه گرديد.

192365

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا فضايلي

شيمي معدني

دكتر فرانك منطقي - دكتر مهدي قهاري