Skip to main content
SUPERVISOR
علیمراد رشیدی (استاد راهنما) سیدمحمد قریشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Rajabi vinicheh
مریم رجبی وینیچه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Synthesis of Titanium Dioxide - Carbon Nanotube Hybrid Nanophotocatalyst and Study on Removal of Azo Dyes
Among the methods for water and wastewater treatment and decreasing their contaminants, photocatalytic degradation by semiconductors is a new, effective, rapid and destructive technique for this purpose and TiO 2 is considered to be one of the best candidate photocatalysts. On the other hand, carbon nanotube–inorganic hybrid materials are a new 35% and 48.3% decolourization was observed for TiO 2 and TiO 2 -CNT hybrid, respectively. The effect of some parameters such as pH, the amount of photocatalyst and initial dye concentration was also examined employing TiO 2 -functinalized CNT hybrid as photocatalyst. The effect of initial concentration was obtained with different initial concentrations (10–25 ppm). To study the effect of photocatalyst dosage, the photocatalyst loading in the dispersion was varied between 40-120 ppm. The effect of pH of the solution was examined in the pH range of 2–12. The best results for decolourization was obtained in acidic solution (pH=2), initial dye concentration 15 ppm, photocatalyst dosage 80 ppm and was equal to 93.5% after 120 min. The amount of dye adsorbed was higher in acidic medium and decreased with increasing initial pH. In different cases, the semi-log plot of dye concentration versus time was linear, suggesting first order reaction. First order reaction rate constant was calculated equal to 2.2×10 -2 min -1 (R 2 =0.959) at best performance of decolourization. Key Words: TiO 2 , CNT, photocatalyst, acid blue 92, hybrid
در بین روش های تصفیه آب و فاضلاب وکاهش آلاینده های آن، تجزیه فتوکاتالیستی با نیم رساناها روشی جدید، مؤثر، سریع و تخریبی برای این هدف می باشد و دی اکسید تیتانیوم به عنوان یکی از بهترین فتوکاتالیست ها محسوب می شود. از طرف دیگر، مواد هیبریدی نانولوله کربنی - غیرآلی دسته جدیدی از مواد هستند که توجه زیادی را طی سال های اخیر به خاطر خواص نوری، مکانیکی،الکتریکی و حرارتی استثناییشان به خود جلب کرده اند. لذا هدف این تحقیق، سنتز هیبرید دی اکسید تیتانیوم- نانولوله کربنی و بررسی امکان پوشش دهی نانولوله-کربنی ساده با نانو دی اکسید تیتانیوم، کاربرد فتوکاتالیستی این هیبرید و اثرات نانولوله کربنی بر سنتز و عملکرد فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم می باشد. دو هیبرید دی اکسید تیتانیوم- نانولوله کربنی با استفاده از نانولوله کربنی چند جداره ساده و نانولوله کربنی چند جداره عامل دار به عنوان بستر، تیتانیوم ایزوپروپکساید به عنوان پیش ماده آلی تیتانیوم، بنزیل الکل به عنوان سرفکتانت وعامل متصل کننده و با روش سل ژل سنتز شد. همچنین دی اکسید تیتانیوم (بدون نانولوله کربنی و بنزیل الکل) با این روش سنتز شد. تریتمنت حرارتی به منظور تبدیل تیتانیای آمورف به کریستالی و بدست آوردن فاز مورد نظر صورت گرفت. مواد سنتز شده به روش های FESEM ، XRD ، FTIR و UV-Visible مشخصه یابی شدند. تصاویر FESEM تشکیل لایه ای از ذرات پوشش دهی شده دی اکسید تیتانیوم با ضخامت 45-3 نانومتر بر روی نانولوله های کربنی با قطر 30-10 نانومتر را نشان داد که به خوبی بر سطح پراکنده شده بودند . XRD مشخص کرد که ساختار کریستالی دی اکسید تیتانیوم در همه مواد سنتز شده بعد از تریتمنت حرارتی، آناتاس بود. اندازه کریستال های دی اکسید تیتانیوم از این روش برای پیک مشخصه در دی اکسید تیتانیوم خالص، هیبرید دی اکسید تیتانیوم- نانولوله کربنی ساده و هیبرید دی اکسید تیتانیوم-نانولوله کربنی عامل دار به ترتیب 7/20، 3/10 و 3/8 نانومتر بدست آمد. FTIR وجود پیوند Ti-O را تأیید کرد که نشانه تشکیل دی اکسید تیتانیوم بود. طیف سنجی UV-Visible نشان داد که طیف جذبی هیبریدها در تمام محدوده طیف گسترش یافته و در ناحیه مرئی جذب بیشتری از دی اکسید تیتانیوم داشتند. به منظور بررسی فعالیت فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم و هیبرید و اثرات نانولوله کربنی، آزمایش هایی با دی اکسید تیتانیوم و هیبرید دی اکسید تیتانیوم- نانولوله کربنی عامل دار و با استفاده از رنگ آزوی اسید بلو 92 در غلظت های پایین در فازآبی به عنوان مدل برای آلاینده آلی در پساب انجام شد . نتایج آزمایش ها نشان داد که وقتی فتوکاتالیست ها به تنهایی به کار روند، بدون نور اثر کمی بر حذف رنگ دارند و میزان جذب پایین است. در 7= PH ، غلظت رنگ ppm 20 و غلظت فتوکاتالیست ppm 80، رنگ زدایی برای دی اکسید تیتانیوم و برای هیبرید دی اکسید تیتانیوم-نانولوله کربنی ، به ترتیب 35 درصد و 3/48 درصد بدست آمد. تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل غلظت رنگ، میزان فتوکاتالیست مصرفی و pH اولیه بر رنگ زدایی محلول بررسی شد. با تغییر غلظت رنگ در محدوده ppm 25-10، میزان فتوکاتالیست در محدوده ppm 120-40 و pH در محدوده 12-2، بهترین عملکرد در رنگ زدایی با غلظت رنگ ppm 15، میزان فتوکاتالیست ppm 80 و در2 = pH و برابر با 5/93 درصد در مدت 120 دقیقه حاصل گردید. همچنین جذب سطحی رنگ در pH اسیدی بالاتر بود و با افزایش pH به محدوده بازی کاهش یافت. در حالت های مختلف، ترسیم نیمه لگاریتمی غلظت رنگ در مقابل زمان خطی بود که واکنش درجه اول را پیشنهاد می کند و ثابت سرعت از این ترسیم ها در بهترین عملکرد ذکر شده 1- دقیقه 022/0 (959/0= R 2 ) بدست آمد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی