سنتز و شناسايي كامپوزيت هاي بر پايه سيليسيم متخلخل و بررسي كاربردهاي كاتاليزوري آنها در فرآيند حذف گوگرد از تركيبات نفتي و حذف نيترات از آب

دكتري

نانوساختارهاي سيليسيمي از جمله سيليسيم متخلخل، حاصل اصلاحات مختلف در مقياس نانو روي سيليسيم است كه منجر مي¬شود اين مواد، خواص كاملا جديد و متفاوتي نسبت به سيليسيم حجيم داشته باشند. اگرچه، سيليسيم متخلخل از دهه 1990 به طور گسترده شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفته است، بسياري از ويژگي¬هاي منحصر به فرد آن هنوز كشف نشده¬اند. در اين رساله، پودر سيليسيم به روشهاي مختلف حكاكي و خواص و ويژگي¬هاي آن مطالعه و شناسايي شده است. خواص و كارايي سيليسيم حكاكي¬شده طي دو مرحله، به عنوان كاتاليزگر نوري مورد بررسي قرار گرفت. با افزايش مساحت سطح پس از متخلخل كردن هرم¬هاي ايجاد شده روي سطح سيليسيم حكاكي شده، ميزان جذب تابش به خصوص در طول موج¬هاي كوتاه افزايش يافت. شكاف نواري سيليسيم پس از دو مرحله حكاكي با استفاده از رابطه تاك eV 6ر1 بدست آمد. حضور همزمان هرم¬ها و نانو حفرات روي سطح سيليسيم حكاكي شده عامل كليدي براي جذب بالاي انرژي خورشيدي جهت حذف آلاينده¬هاي محيطي محسوب مي¬شود. 1ر0 گرم از سيليسيم حكاكي شده طي دو مرحله به عنوان كاتاليزگر نوري منجر به تخريب 30 ميلي¬ليتر محلول متيل رد با غلظت 4-10 × 1 مولار پس از يك ساعت با كارايي 8ر95 درصد مي¬شود. افزون براين از ساير نمونه¬هاي حكاكي شده به عنوان پايه و بستر جهت قرار گرفتن نانو ذرات فلزي استفاده شد. نمك¬هاي موليبدن، آهن و روتنيم براي تهيه كاتاليزگرهاي فرآيند گوگردزدايي اكسايشي مدل¬هاي نفتي و نمك¬هاي آهن و مس براي نشاندن نانو ذرات فلزي روي سطح سيليسيم حكاكي شده به منظور كاهش شيميايي نيترات موجود در آب بكار گرفته شدند. با روش¬هاي مختلف ساختار و تركيب شيميايي سطح، ريخت شناسي و اندازه نانو ذرات فلزي مطالعه و بررسي شدند. اكسايش كاتاليزي دي بنزوتيوفن به دي بنزوتيوفن سولفون در حضور هيدروژن پراكسيد به عنوان اكسنده و با كاتاليزگرهاي MoO3/Si ، Fe2O3/Si و RuO2/Si، مورد بررسي قرار گرفت. در هر مورد عوامل موثر بر بازده از قبيل دما، زمان، غلظت گوگرد و ميزان فلز نشانده شده بهينه شد. براي افزايش بازدهي و افزايش تعداد دفعات بازيابي، كاتاليزگر MoO3/Si/PVA سنتز و شكل¬دهي شد. بدين ترتيب تحت شرايط بهينه تعيين شده 150 دقيقه زمان واكنش و دماي 60 درجه سانتي¬گراد، كارايي كاتاليزگر MoO3/Si/PVA به 7ر93 درصد مي¬رسد. دانه¬هاي كاتاليزي حاصل به راحتي از محلول واكنش جدا مي¬شوند. كارايي كاتاليزگر بعد از 5 بار بازيابي و استفاده، كاهش قابل توجهي نشان نمي-دهد. جهت حذف شيميايي نيترات موجود در آب از نانو ذرات آهن صفر ظرفيتي با اندازه ذرات بين 30 تا 100 نانومتر قرار گرفته روي سطح سيليسيم حكاكي شده در محلول قليايي استفاده شد. كامپوزيت سنتز شده قادر است صرفنظر از pH اوليه محلول، نيترات با غلظت اوليه ppm100 را به طور كامل در مدت زمان كوتاه 20 دقيقه حذف كند. مس براي حذف كاتاليزي نوري نيترات روي سطح سيليسيم حكاكي شده نشانده شد و كارايي حذف آن براي نيترات با غلظت اوليه ppm50 بعد از 120 دقيقه به تقريبا 92 درصد مي¬رسد. واژه¬هاي كليدي: سيليسيم متخلخل، نانو ذرات فلزي، كاتاليزگر، گوگردزدايي اكسايشي، نيترات.

192863

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي تجزيه

دكتر منصور انبياء