سنتز نانوكامپوزيت فيبري دي اكسيدتيتانيوم/پلي آنيلين و كاربرد آن در شبه رنگ اكريليكي پايه آبي براي تخريب آلاينده هاي فرار تحت نور مرئي

دكتري

هدف اين رساله تهيه ي نانوساختارهاي برمبناي TiO2، با استفاده از نانوفيبرهاي سلولزي (به عنوان قالب)، و سپس تهيه نانوكامپوزيت با استفاده از پليمر رساناي پلي آنيلين به منظور استفاده در شبه رنگ فتوكاتاليستي آب پايه (اكريليكي)، جهت حذف آلاينده هاي آلي فرار از محيط گازي تحت تابش نور مرئي بود. به منظور كنترل واكنش هيدروليز در فرآيند سل-ژل و درنتيجه هسته گذاري و رشد مطلوب نانوذرات بر روي قالب از روش استوبر استفاده شد، به اين ترتيب كه ميزان آب در محيط واكنش به حداقل مقدار ممكن رسيد، از قالب نانوسلولزي در شكل آلكوژل استفاده شد و با تغيير پارامترهاي سنتز نانوساختار محصول نهايي كنترل شد. تاثير پارامترهاي سل-ژل: مقدار پيشماده (0/6، 0/8 و ml 1)، زمان واكنش (2، 3، 6 و 12 ساعت)، حضور و عدم حضو امواج فراصوت و درصد حجمي آمونياك (0/2، 0/25، 0/3، 0/4، 0/5 و 0/6 درصد حجمي) بررسي شدند. مطالعه ي ريزساختار نانوذرات تهيه شده با استفاده از تصاوير FESEM تشكيل ساختارهاي نانوويسكر، نانوليف و نانوفيبرهاي درهم تنيده را نشان داد. نانوويسكرها ضخامتي در حدود nm 50-30 و طول nm 300-250 داشتند. به دليل افزايش ميزان تخلخل و افزايش سطح ويژه از m2g-1 52/308 مربوط به TiO2 خالص به m2g-1 86/367 مربوط به TiO2-آلكوژل، بهبود قابليت جذب آلاينده، باعث افزايش راندمان تخريب فتوكاتاليستي شد. همچنين گاف انرژي اين نانوساختارها به ترتيب 2/95 و eV 2/72 بود، به اين ترتيب راندمان تخريب بنزن در فاز گاز توسط فيلم رنگ حاوي 5% وزني از اين دو پس از مدت زمان 48 ساعت در معرض نور UV براي اين دو نمونه به ترتيب 4/8% و 14/6% بود. نمونه حاوي TiO2 خالص در معرض نور مرئي حتي پس از گذشت 48 ساعت هيچ فعاليتي نشان نداد، در حاليكه در مورد TiO2-آلكوژل به ميزان 7/9% فعاليت مشاهده شد. پليمر رساناي پلي آنيلين (PAni) با روش پليمريزاسيون اكسيداسيوني روي نانوليف هاي سنتز شده لايه نشاني شد. تركيب PAni و TiO2 فعاليت فتوكاتاليستي را از طريق كمك به تشكيل الكترون-حفره ها و جلوگيري از بازتركيب آنها ارتقاء داد. راندمان تخريب فتوكاتاليستي بنزن در حضور شبه رنگ حاوي PAni/TiO2-آلكوژل پس از مدت زمان 48 ساعت در معرض نور UV برابر با 18% و در نور مرئي حدود 21/6% بود. آناليزهاي XRD، FTIR، TGA، BET، Raman، SEM، FESEM، EDX، UV-Vis DRS، TEM و XPS براي مشخصه يابي نمونه ها و طيف سنجي UV-Vis و GC براي بررسي تخريب فتوكاتاليستي مورد استفاده قرار گرفتند.

205214

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر مسعود جمشيدي