ايجاد و مشخصه يابي پوشش ZnO اعمال شده از طريق فرآيند پاشش حرارتي جهت مصارف فتوکاتاليتيکي

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this research, ZnO coatings were deposited on stainless steel substrate by flame spraying (FS) and air plasma spraying (APS) processes. Phase analysis and microstructure of coatings were evaluated by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. UV-VIS-NIR spectrophotometer was used for evaluation of light absorption. Degradation of methylene blue solution method was used for evaluation of photocatalytic activity of coatings. The results showed that thermal spray processes increase the light absorption and decrease the band gap of ZnO, The results indicated that these characteristics are the main factor in photocatalytic subjects. The results showed that flame spray process is not an appropriate process for applying photocatalytic coating for aqueous solutions. On the other hand, photocatalytic activity of coatings which were produced by air plasma spraying are more appropriate process in this regard. Among the APS coatings, the best photocatalytic activity and reaction rate constant were related to sample with the highest roughness, porosity and light absorption. The results indicated that the reaction rate of methylene blue degradation by ZnO thermal spray coating is followed by a first-order kinetics process. Furthermore, Light intensity can have a strong effect on photocatalytic activity of ZnO coating. Keywords Zinc oxide, Photocatalyst, Flame spray, Air plasma spray, Methylene blue, Photocatalytic activity.

چکيده در اين پژوهش پوشش اکسيدروي (ZnO) بر روي زير لايه فولاد زنگ نزن به روش پاشش شعله اي (FS) و پاشش پلاسمايي اتمسفري (APS) اعمال گرديد. آناليز فازي پوشش ها توسط آزمون پراش پرتو ايکس (XRD) و ريزساختار پوشش توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. به منظور ارزيابي ميزان جذب نور از دستگاه اسپکتروفتومتر و جهت ارزيابي رفتار فتوکاتاليتيکي پوشش هاي حاصل شده از تخريب محلول آبي متيلن بلو استفاده شد. نتايج نشان داد که فرايند پاشش حرارتي ميزان جذب نور اکسيدروي را افزايش و کاف نواري اين ماده را کاهش مي دهد که اين موارد بعنوان يکي از نتايج بسيار حائز اهميت فرايند پاشش حرارتي در مباحث فتوکاتاليتيکي اکسيدروي مي باشد. بررسي ها نشان داد بدليل ضعف پوشش هاي پاشش شعله اي با پارامترهاي ارائه شده در اين پژوهش، اين پوشش ها نمي توانند بعنوان گزينه مناسبي براي کاربرد در محيط هاي آبي باشند. از طرفي پوشش هاي حاصل شده از طريق فرآيند پاشش پلاسمايي رفتار فتوکاتاليتيکي بسيار مناسبي را از خود نشان داده اند. از ميان پوشش هاي ايجاد شده از طريق فرايند پاشش پلاسمايي، بيشترين بازده فتوکاتاليتيکي و بالاترين ثابت سرعت واکنش مربوط به نمونه اي است که بالاترين ميزان زبري، تخلخل و جذب نور را داشته است. نتايج اين پژوهش نشان داد که نرخ سرعت واکنش تخريب محلول متيلن بلو توسط پوشش پاشش پلاسمايي اکسيدروي، از يک رابطه سنيتيکي مرتبه اول پيروي مي کند. بررسي ها نشان داد که شدت نور مي تواند تأثير قابل ملاحظه اي بر رفتار فتوکاتاليتيکي پوشش اکسيدروي داشته باشد. کلمات کليدي: اکسيدروي، فتوکاتاليست ، پاشش شعله اي، پاشش پلاسمايي اتمسفري، متيلن بلو ، فعاليت فتوکاتاليتيکي.