Skip to main content
SUPERVISOR
Mahdi Nasiri sarvi,Andera O Connor,Ebrahim Azimi
مهدی نصیری سروی (استاد راهنما) آندرا اوکونر (استاد مشاور) ابراهیم عظیمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed hosein Lavasani
سیدحسین لواسانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Synthesis of Mesoporous Nanoparticles of Titanium diOxide (anatase) from Ilmenite Concentrate and Reduction of Iron Content in the Structure
Titanium dioxide (TiO 2 ) is one of the most commonly titanium compounds in the industry, which has the most application against other titanium compounds. This compound, mostly, is used as a pigment because of its properties. Characteristics such as chemical resistance, antibacterial, low-toxicity and self-cleaning have led to use in various applications such as electronics, cosmetics, water purification, and environmental degradation. Important titanium sources are titanium minerals that are naturally occurring in the form of oxides ore. Two important titanium minerals are, ilmenite and rutile, which is rutile include titanium and oxigen, and ilmenite include iron, oxygen, and titanium elements. In this research, ilmenite of Kohnooj mine in south of Kerman, Iran, has been used as a titanium source and purpose is optimization of the synthesis TiO 2 mesoporous nanoparticles process with the least amounts of iron content. The effect of main parameters, temperature, solids to acid ratio and acid concentration on the dissolution of ilmenite concentrate and iron removal in its structure were investigated and it was concluded that the acid concentration was more effective in dissolution of iron and titanium. To design of experiment, CCD method was used by Design-Expert software and ANOVA and RSM methods ware used to analyze the results. The solubility of titanium and the solubility of iron were considered as the responses and the effect of the parameters on these responses was investigated. By using the 2D, 3D, and Cantor-plots, the interaction effects of the parameters on the responses was studied and it was concluded that the selected parameters have matual intraction. Also, by using HDTMA surfactant as surface direct agent, TiO 2 nanoparticles with a mesoporous structure in the anatase phase were synthesized from ilmenite concentrate, in order to enhance the photocatalytic characteristics by creating a mesoporous structure. In order to synthesis of mesoporous nanoparticles of TiO 2 , after removing iron from the ilmenite structure and increasing the weight percent of the TiO 2 in the ilmenite concentrate, remaind titanium in solid was solved as Ti-sol by H 2 O 2 solution, and then the gel was combined with HDTMA solution and after being in a hydrothermal condition and calcination, mesoporous nanoparticles of TiO 2 was synthesized in anatase phase. The mesoporous nanoparticles of synthesized TiO 2 were analyzed using different methods including TEM, BET, and XRD analysis. The results showed that the HDTMA has significant role in creation of porosity in structure of the TiO 2 with cylindrical shape and could improve the surface area more than 4.7 times. Also the difference in absorbency of the Tetracyclone antibacteria on the TiO 2 mesoporous nanoparticles and non porous structure was studied. According to results, the mesoporousity had important role in adsorption of Tetracycline.
تیتانیوم دی‌اکسید یکی از پرکابرد ترین ترکیبات تیتانیوم‌ می باشد که در صنعت بیشترین کاربرد را در مقابل دیگر ترکیبات تیتانیوم دارد. این ترکیب به دلیل خصوصیاتی که دارد به عنوان رنگ‌دانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. خصوصیاتی نظیر پایداری شیمیایی نسبت به دیگر نیمه هادی ها، آنتی باکتریایی، سمیت کم و خود تمیز شوندگی باعث شده است تا در زمینه های مختلف چون الکترونیک، لوازم آرایشی و بهداشتی، تصفیه آب، تجزیه کننده آلاینده های محیط زیستی می باشد. منابع مهم تیتانیوم‌، کانی‌های آن می‌باشند که در طبیعت، به صورت اکسیدی وجود دارند. دو کانی مهم تیتانیوم، ایلمنیت و روتیل می‌باشد که روتیل اکسید تیتانیوم و ایلمنیت اکسید آهن و تیتانیوم است. در این پژوهش، از ایلمنیت معدن کهنوج واقع در جنوب کرمان، به عنوان پیش ماده تیتانیوم دار استفاده شده است و هدف بهینه سازی فرآیند سنتز نانوذرات تیتانیوم دی اکسید در فاز آناتاز با کمترین میزان ناخالصی از کنسانتره ایلمنیت می باشد. تاثیر پارامترهای دما، درصد جامد و غلظت اسید بر انحلال کنسانتره ایلمنیت و حذف آهن موجود در ساختار آن مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه شد که غلظت اسید بیشترین تاثیر را بر روی انحلال آهن و تیتانیوم دارد. بهینه سازی لیچینگ ایلمنیت با طراحی آزمایش به روش CCD و تحلیل داده ها از روش RSM و آنالیز واریانس (ANOVA) در محیط نرم افزار Design-Expert استفاده شد. میزان انحلال تیتانیوم و ومیزان انحلال آهن به عنوان پاسخ در نظر گرفته شدند و تاثیر پارامترها بر روی این پاسخ ها بررسی شد و نتیجه شد. با استفاده از نمودارهای ? بعدی، ? بعدی و همتراز، تاثیر تعامل متقابل پارامترها بر روی پاسخ ها مورد بررسی قرار گرفته شده است و نتیجه شد که پارامترهای انتخابی تعاملی متقابل دارند. همچنین، نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با ساختار متخلخل منظم در فاز آناتاز با کمک سرفکتانت HDTMA و با روش قالب نرم تولید شد. با این هدف که بتوان با ایجاد ساختار متخلخل در ابعاد نانو بتوان خواص فوتوکاتالیستی آن را افزایش داد. برای تولید ابتدا پس از حذف آهن از ساختار ایلمنیت و افزایش عیار تیتانیوم دی اکسید در کنسانتره ایلمنیت، تیتانیوم موجود توسط محلول H 2 O 2 به صورت سل در آمد و سپس سل به دست آمده با محلول حاوی سرفکتانت ترکیب شد و پس از قرار گیری در شرایط هیدروترمالی و کلسیناسیون، نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با ساختار مزومتخلخل در فاز آناتاز سنتز شد. برای شناسایی و مشخصه یابی مواد سنتز شده از آنالیزهای XRD ، BET، ICP-oes و TEM استفاده شد. نتایج نشان داد که سرفکتانت انتخاب شده نقش به سزایی در ایجاد تخلخل و افزایش سطح در ساختار نانوذرات تیتانیوم دی اکسید ایفا می کند و می تواند سطح را تقریبا 7/4 برابر افزایش دهد. همچنین تفاوت قابلیت جذب آنتی باکتری تتراسایکلین (به عنوان آلاینده محیط های آبی) بر روی نانوذرات متخلخل و بدون تخلخل مورد مطالعه قرار گرفت و طبق نتایج تخلخل و افزایش سطح نقش اساسی در فرآیند جذب دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی