Skip to main content
SUPERVISOR
Sedigheh Borhani
صدیقه برهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nahid Alizadeh ghamsari
ناهید علیزاده قمصری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

production and investigation of photocatalytic properties of Ag-Zno/CNT nanofibers
In recent decades the developing of technology and the economic growth of photocatalyst significantly have been increased. This caused the developing of their applications. because of availability, non-toxic nature, and biological and chemical stability the semiconductor nano structures are promising materials. Among these materials the nano zinc oxide (ZnO) possessing semiconductor type-n nature with a wide bandwidth (E g =3.37 eV) are officialy known as an excellent material for photocatalytic processes due to its high sensitivity to light, proper bandwidth, low cost, and environmental friendly properties. In this work, the aims are producing composite nonafibers of zinc oxide/ silver/ carbon nanotubes (ZnO/ Ag/ CNT) and investigating photocatalytic properties of these nanofibers under radiation of UV and visible light. At first, the ZnO nanofibers were produced by calcination of nanofilbers resulted of electrospinning polyvinyl alcohol and zinc acetate solution in water and ethanol solvents. Then, silver nitrate and carbon nanotubes were added in order to improving the photocatalytic property of the nanofiber. The potocatalytic property was evaluated. After evaluating the effect of the amounts of zinc acetate, silver nitrate, and carbon nanotubes on the resulting fibers photocatalytic property, the best results were achieved in ratios of 1:2 polyvinyl alcohol: zinc acetate, 1:3 polyvinyl alcohol: zinc acetate with the amount of 7.5% atomic silver nitrate, and 1:3 polyvinyl alcohol: zinc acetate with the amount of 7.5% atomic silver nitrate and 2.9% carbon nanotubes to the weight of carbon nanotubes, for ZnO nanofibers, ZnO/Ag nanofibers, and ZnO/Ag/CNT nanofibers; respectively. The X-Ray diffraction and elemental analysis confirmed the formation of zinc oxide and silver phases. The presence of carbon nanotubes resulted in reducing diameter and increasing specific surface of ZnO/Ag nanofibers. Also after the evaluating photoluminescence spectrum of nanofibers, it was observed that after adding silver and carbon nanotubes, the intensity of photoluminescence spectrum was decreased compared to pure zinc oxide. This result indicates the amount of electron-hole pairs recombination and improving of phtocatalytic property. According to obtained results, the phtocatalytic efficiency of ZnO nanofiberes was increased under UV from 39.4% to 67.7% and 74.5%, and under visible light from 38% to 57% and 71% by adding silver and carbon nonotubes; receptively. Key words: electrospinning, zinc oxide nanofiber, composite nanofiber, photocatalyst, silver, carbon nanotubes
در دهه های اخیر توسعه فناوری و رشد اقتصادی فتوکاتالیست ها به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای افزایش‌یافته است و موجب توسعه درکاربردهای آن ها شده است. نانو ساختارهای اکسید فلزی نیمه‌رسانا به علت در دسترس بودن، ماهیت غیر سمی و ثبات بیولوژیکی و شیمیایی، فتوکاتالیست های امیدوارکننده ای هستند که از این میان، نانو مواد اکسیدروی (ZnO)، با ماهیت نیمه رسانایی نوع-n با پهنای نواری گسترده (eV37 /3Eg=) به‌عنوان مواد عالی برای فرآیندهای فتوکاتالیستی به علت حساسیت بالا به نور، پهنای نواری مناسب، هزینه کم و دوستدار محیط‌زیست بودن، به رسمیت شناخته‌شده‌اند . در این پژوهش هدف تولید نانوالیاف کامپوزیتی اکسیدروی/نقره/نانولوله های کربنی (ZnO/Ag/CNT) و بررسی خواص فتوکاتالیستی این نانوالیاف تحت تابش نور UV و مرئی بوده است. در ابتدا نانوالیاف اکسیدروی از کلسینه کردن نانوالیاف حاصل از الکتروریسی محلول پلی وینیل الکل و استات روی در حلال آب و اتانول تهیه شدند و سپس جهت بهبود خاصیت فتوکاتالیستی این نانوالیاف، نیترات نقره و همچنین نانولوله های کربنی افزوده و خاصیت فتوکاتالیستی آن ها بررسی شد. پس از بررسی تاثیر مقدار استات روی، نیترات نقره و نانولوله های کربنی بر خاصیت فتوکاتالیستی نانوالیاف حاصله، بهترین نتایج برای نانوالیاف ZnO ، در نسبت 1:2 از پلی وینیل الکل: استات روی، برای نانوالیاف ZnO/Ag ، نسبت 1:3 از پلی وینیل الکل:استات روی با مقدار %5/7 اتمی نیترات نقره و برای نانوالیاف ZnO/Ag/CNT ، نسبت 1:3 از پلی وینیل الکل:استات روی با مقدار %5/7 اتمی نیترات نقره و مقدار %9/2 نانولوله های کربنی نسبت به وزن استات روی، به دست آمد. پراش اشعه ایکس و تحلیل عنصری، تشکیل فاز های اکسیدروی و نقره در نانوالیاف را تایید کرد. حضور نانولوله های کربنی منجر به کاهش قطر و افزایش سطح مخصوص نانوالیاف ZnO/Ag شد. همچنین پس از بررسی طیف فتولومینسانس نانوالیاف نیز مشاهده گردید که بعد از افزودن نقره و نانولوله های کربنی از شدت طیف فتولومینسانس نسبت به اکسیدروی خالص، کاسته است. این نتیجه مؤید کاهش میزان نوترکیبی جفت های الکترون-حفره و بهبود خاصیت فتوکاتالیستی است. براساس نتایج بدست آمده بازده فتوکاتالیستی نانوالیاف ZnO با اضافه کردن نقره و نانولوله های کربنی از %4/39 به ترتیب به %7/67 و %5/74 تحت نور UV و از %38 به ترتیب به 57% و %71 تحت نور مرئی افزایش یافت. کلمات کلیدی : الکتروریسی، نانوالیاف اکسیدروی، نانوالیاف کامپوزیتی، فتوکاتالیست، نقره، نانولوله های کربنی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی