پوشش هاي پاشش حرارتي پايه ي اکسيد آهن براي کاربردهاي فتوکاتاليتيکي

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this study iron oxide was sprayed by the flame and plasma techniques and X-ray diffraction was used to evaluate the possible phase transformation occurred.In this regard morphology and surface composition were studied by Scanning Electron Microscopy (SEM) and FT-IR analysis respectively. The light adsorption ability of the thermally sprayed coatings was also measured by Diffuse Reflectance Spectrometer (DRS) analysis.These studies showed that hematite and magnetite phases were observed in all of the coatings, so changes in flame spraying parameters were done to evaluate the effect of phase transformation on photocatalytic activity. Degradation of Methylene Blue was studied to evaluate the photocalytic activity. The results show the positive effect of thermally sprayed coatings on photocatalytic degradation of Methylene Blue and the sample sprayed at 20 cm spraying distance had the highest efficiency. Rate of the photocatalytic degradation of Methylene Blue was 0.085 hr -1 under visible light irradiation (for F20 sample). The value of band gap determined by Tauc method was 1.7 eV for F20 sample. It was also shown that flame spraying can be more effective than plasma spraying. The results of evaluation the photocatalytic activity also show that pH and the light wavelength are the most effective paramet ers effecting the photocatalytic degradation of Methylene Blue (among concentration, light intensity, light wavelength and pH ). Keywords : Photocatalyst, Iron Oxide, Hematite, Magnetite, Flame Spraying, Plasma Spraying, Methylene Blue.

چکيده در اين پژوهش پاشش حرارتي هماتيت به دو روش پاشش شعله اي و پاشش پلاسمايي انجام و از آناليز پراش پرتو ايکس به منظور بررسي دگرگوني هاي فازي صورت گرفته استفاده شده است. مورفولوژي و ترکيب سطحي به ترتيب توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و آناليز FT-IR مورد بررسي قرار گرفته است. توانايي جذب نور پوشش هاي ايجاد شده توسط آناليز DRS مورد ارزيابي قرار گرفته است. مطالعات نشان مي دهد که در هر دو فرايند، پوشش دو فازي از هماتيت و مگنتيت ايجاد شده است و بنابراين از تغيير پارامترهاي فرايند پاشش شعله اي به منظور تاثير دگرگوني فازي صورت گرفته بر ميزان فعاليت فتوکاتاليتيکي استفاده شده است. به منظور ارزيابي ميزان فعاليت فتوکاتاليتيکي از رنگ متيلن بلو استفاده شده است. نتايج نشان دهنده ي تاثير مثبت پوشش هاي ايجاد شده در تخريب فتوکاتاليتيکي متيلن بلو بوده است و نمونه ي پوشش داده شده در فاصله ي پاشش 20 سانتي متر داراي بالاترين بازده بوده است. ثابت سرعت فرايند تخريب فتوکاتاليتيکي رنگ متيلن بلو براي اين نمونه تحت تابش نور مريي hr -1 085/0 تعيين شده است. شکاف انرژي اين پوشش با استفاده از روش تاوک eV 7/1 بدست آمده است. نيز نشان داده شده است که فرايند پاشش شعله اي مي تواند نسبت به روش پاشش پلاسمايي گزينه ي مناسب تري جهت اعمال پوشش هماتيت محسوب شود. هم چنين نتايج حاصل از ارزيابي ميزان فعاليت فتوکاتاليتيکي نشان مي دهد که در بين عوامل موثر بر تخريب فتوکاتاليتيکي رنگ متيلن بلو (مانند pH ، غلظت اوليه، شدت و طول موج نور) pH محلول و طول موج نور از موثرترين عوامل هستند. کلمات کليدي فتوکاتاليست، اکسيد آهن، هماتيت، مگنتيت، پاشش شعله اي، پاشش پلاسمايي، متيلن بلو.