ساخت و مدلسازي نانوفوتوكاتاليزگرهاي پورفيريني و غيرپورفيريني بر بستر Al/TiO2

دكتري تخصصي

اين تحقيق در دو بخش محاسباتي و تجربي انجام شد. در بخش محاسباتي، يك سيستم فوتوكاتاليزگري جديد مبتني بر اثر پلاسمونيك متشكل از نانو ذرات نقره براي افزايش خاصيت فوتوكاتاليزگري TiO2 پيشنهاد شد. براي شبيه سازي عددي ساختار، از روش محدوديت زماني ديفرانسيل محدود (FDTD) استفاده شده است. شكل هاي مختلف نانوساختار فلزي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج شبيه سازي نشان مي¬دهد كه بازتاب نور از سطح دستگاه فوتوكاتاليزگر بر اساس Al/TiO2 به طور قابل توجهي براي ساختار مبتني بر توري ذوزنقه اي در مقايسه با عناصر فاقد توري و داراي توري مستطيلي شكل براي حالت قطبش مغناطيسي (TM) كاهش مي يابد. همچنين، اثر زاويه برخورد نور فرودي در نظر گرفته و بررسي شده است. مشخص شده است كه در تمام زاويه هاي فرودي، كليه توري هاي فلزي بازتاب نور كمتري (در مقابل جذب نور بيشتر) نسبت به حالت فاقد توري داشتند. بهترين پيكربندي براي ساختار مبتني بر توري ذوزنقه اي در 60 درجه زاويه فرودي محقق شد. در بخش تجربي، كامپوزيت هاي مبتني بر Al/TiO2 ساخته و اثر افزودني و افزايش لايه ها در آن ها بررسي شد. Al5083، آلياژي از آلومينيوم حاوي منيزيم، منگنز و كروم است. در برابر حمله آب دريا و مواد شيميايي بسيار مقاوم است. در اين مطالعه، سنتز كامپوزيت هاي پايه آلياژ آلومينيوم، Al/TiO2(xx)550، Al/TiO2(xx)400 و Al/TiO2(xx)400/TCPP (تتراكيس ( 4- كربوكسي فنيل ) پورفيرين = TCPP) گزارش شده است. براي فعال كردن سطح Al5083 از روش سونش شيميايي استفاده شد. پس از فرآيند سونش، بستر TiO2 با موفقيت روي سطح Al5083 لايه نشاني شد. براي بررسي نقش ضخامت TiO2 در بازده فوتوكاتاليزگر، فوتوكاتاليزگر ها با لايه هاي مختلف TiO2 آماده شدند. از اين كامپوزيت ها به عنوان يك فوتوكاتاليزگر جديد براي تخريب نمك كلردار رودامين بي تحت تابش نور مريي استفاده شد. نقش ضخامت بستر TiO2 و وجود ماده حساس كننده پورفيرين در تخريب فوتوكاتاليزگري رودامين بي نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه استفاده از TCPP به عنوان يك حساس كننده به نور باعث ايجاد پديده انتقال به سرخ در طيف هاي جذب Al/TiO2 (xx) 400 مي شود كه تخريب نوري رودامين بي را تقويت مي كند. همچنين، مشخص شد كه با افزايش لايه هاي تيتانيوم دي اكسيد، به طور قطع، بازده تجزيه نوري افزايش نمي يابد.

196545

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محبوبه رحيمي

شيمي معدني

دكتر رحمت اله رحيمي