اصلاح سطح فوتوكاتاليست‌هاي نانوساختار بر مبناي فلزات واسطه‌ به منظور بهبود عملكرد آن‌ها در حذف آلاينده‌هاي آلي از آب

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، گسترش روزافزون صنايع سبب انتشار انواع آلاينده‌هاي آلي مانند مواد رنگزا در مقياس وسيع به آب و ايجاد چالش‌هاي بزرگي براي بشر شده است. از جمله روش‌هاي مؤثر جهت تصفيه پساب كه در سال‌هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است، تخريب فوتوكاتاليستي آلاينده‌ها با استفاده از فوتوكاتاليست تيتانيا (TiO2) است. با اين حال، اين فرآيند از محدوديت‌هاي اساسي‌ همچون عدم توانايي جذب نور مرئي، سرعت بالاي تركيب مجدد الكترون و حفره، ظرفيت جذب پايين تركيبات آلي بر روي سطح فوتوكاتاليست رنج مي‌برد. در اين پژوهش از فوتوكاتاليست TiO2 بر پايه‌ي SiO2 به منظور تخريب فوتوكاتاليستي رودامين ب (RhB) به عنوان آلاينده‌ي مدل تحت نور مرئي استفاده شد. به منظور بهبود فعاليت فوتوكاتاليستي از فلزات تنگستن و بيسموت جهت آلاييدن تيتانيا-سيليكا استفاده شد و مشاهده گشت كه اين امر منجر به افزايش فعاليت فوتوكاتاليستي مي‌گردد، كه علت آن انتقالات الكتروني مناسب در حضور نور مرئي و كاهش ميزان تركيب مجدد الكترون و حفره است. به جهت حذف يكي ديگر از موانع پيش روي فرآيند فوتوكاتاليستي، يعني ظرفيت پايين جذب تركيبات آلي بر روي سطح، از دو روش اصلاح سطح متفاوت تحت عنوان‌هاي سيلاني كردن و فلوئوريناسيون به صورت جداگانه استفاده شد. با استفاده از آزمون¬هاي طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، جذب و دفع نيتروژن، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM)، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX)، گرماسنجي حرارتي (TGA) و زاويه‌ي تماس، كاتاليست¬هاي سنتز شده مورد بررسي قرار گرفتند. مشخص شد كه هر دو روش اصلاح سطح بدون تغيير چندان در حجم و قطر حفرات و همچنين حفظ ساختار مزوپور و بافت فوتوكاتاليست، باعث جايگزيني گروه‌هاي هيدروكسيل سطحي به ترتيب توسط گروه سيليل و فلوريد شده‌اند، كه اين موضوع باعث آب‌گريزي سطح (در هر دو روش)، انتقال pzc به سمت pHهاي پايين، ايجاد بار منفي بر روي سطح و ... (در اصلاح سطح به كمك فلوئوريناسيون) مي‌گردد. همه‌ي اين موارد سبب افزايش ظرفيت جذب RhB توسط فوتوكاتاليست و به تبع آن بهبود فرآيند حذف RhB مي‌گردد. تنها پس از 30 دقيقه تابش نور مرئي (90 دقيقه پس از شروع فرآيند) فوتوكاتاليست‌هاي اصلاح شده به كمك سيلاني كردن و فلوئوريناسيون به ترتيب 11/92 و 68/92 درصد از RhB را حذف كرده‌اند، در حالي كه اين ميزان براي فوتوكاتاليست اصلاح نشده 33/79 درصد است.

194673

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سميه عليجاني

مهندسي شيمي

دكتر امين بازياري