دانلود مقاله با موضوع اکسیداسیون، مورفولوژی

گرم از یکی از نانوکامپوزیتهای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2/ PWCe اضافه شد و به مدت 30 دقیقه در تاریکی به هم زده شد. پس از آن مخلوط واکنش به مدت 4 دقیقه تحت اشعه UV قرار گرفت. سپس کاتالیزگر به وسیله سانتریفیوژ از محلول واکنش جدا سازی و جذب محلول در nm 509 =max λ اندازهگیری شد. همین کار برای محلولهایی با 5-2 = pH تکرار شد و جذب آنها در max λ های مربوط اندازه گیری شد.
2-5-2- اثر نسبت جرمی پلیاکسومتالات به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری
اثـــر نســبـت جـــرمـی پــلیاکـســومـتــالات نهـش داده شــده بــه بســـتـرهـایLn = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2 بـررسی شد.
ابتـدا pH محلـول متیل اورانژ M 5-10× 055/3 به وسـیله پرکـلریـک اسید به 2 = pH رسـیـد و مقـدار جـذب در nm509 =max λ اندازهگیری شد. 10میلی لیتر از محلول متیل اورانژ M5-10× 055/3 با 2 = pH در سل کوارتزی ریخته شده و هر بار به آن 01/0 گرم از یکی از نانوکامپوزیتهای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2/ PWCe با نسبت جرمی 10 درصد اضافه کرده و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی به مدت 4 دقیقه تحت اشعه UV قرار داده شد. سپس محلول سانتریفیوژ شده و پس از جداسازی کاتالیزگر جـذب آن اندازهگیری شد. همین کار برای کاتالیزگر ذکر شده با نسبت جرمی 20 و30 درصد تکرار گردید.
2-5-3- اثر مقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فوتوکاتالیزگری
در این بخش اثر مقدار هر یک از فتوکاتالیزگرها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری آنها بررسی شد و مقدار بهینه هر کاتالیزگربه دست آمد.
10میلی لیتر از محلول متیل اورانژ M5-10× 055/3 با 2 = pH در سل کوارتزی ریخته شده و هر بار به آن 002/0 گرم از هر یک از نانوکامپوزیتهای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2/ PWCe با نسبت جرمی 10 درصد اضافه کرده و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی به مدت 4 دقیقه تحت اشعه UV قرار داده شد. سپس محلول سانتریفیوژ شده و پس از جداسازی کاتالیزگر جذب آن اندازهگیری شد. همین کار برای کاتالیزگر ذکر شده با مقادیر 004/006،0/0، 008/0، 01/0، 012/0و 014/0 گرم تکرار گردید.
2-5-4- اثر بارگذاری پلیاکسومتالاتها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری
در این بخش تاثیر بارگذاری ترکیب ساندویچی PWCe بر روی فعالیت فوتوکاتالیزگری بسترهــــای Ln-TiO2 مورد بررسی قرار گرفت.
10میلی لیتر از محلول متیل اورانژ M5-10× 055/3 با 2= pH در سل کوارتزی ریخته شده و هر بار به آن 01/0 گرم از هر یک از نانو کامپوزیتهایLn = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2 اضافه کرده و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی به مدت 4 دقیقه تحت اشعه UV قرار داده شد. سپس محلول سانتریفیوژ شده و پس از جداسازی کاتالیزگر جـذب آن اندازهگیری شد.
همین کار برای سایر از نانو کامپوزیتهای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2/ PWCe تکرار گردید.
2-5-5- فوتولیز و اثر دوپه کردن عناصرلانتانیدی بر فعالیت فوتوکاتالیزگری
در این بخش تاثیر عناصر لانتانیدی بر فعالیت فوتوکاتالیزگری نانو ذرات TiO2 و همچنین اثر تابش اشعهUV (عدم حضور کاتالیزگر) مورد بررسی قرار گرفت.
10میلی لیتر از محلول متیل اورانژ M 5-10× 055/3 با 2= pH در سل کوارتزی ریخته شده و به آن 01/0 گرم TiO2 اضافه کرده و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی به مدت 4 دقیقه تحت اشعـه UV قرار داده شد. سپس محلول سانتریفیوژ شده و پس از جداسازی کاتـالیـزگـر جـذب آن انـدازهگیــری شـد. همـین کـار بـرای هـرکدام ازنـانوکامپـوزیـتهای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2 تکرار گردید.
جهت بررسی تاثیر تابش فرابنفش به تنهایی10میلی لیتر از محلول متیل اورانژ M5-10× 055/3 بـا 2= pH در سل کوارتزی ریخته شده و محلول بدون حضور کاتالیزگر به مدت 4 دقیقه تحت اشعه UV قرار داده شد. سپس جذب آن اندازهگیری شد.
2-6- بررسی سنتیک واکنشهای فوتوکاتالیزگری
در این بخش با اندازهگیری جذب محلول متیل اورانژ در فواصل زمانی مشخص سنتیک واکنشهای فوتوکاتالیزگری مورد بررسی قرار گرفت.
20میـلی لیـتر از محـلول متیـل اورانـژ M5-10× 055/3 با 2= pH در سـل کوارتزی ریــختـه شـده و هــر بـار بــه آن 02/0 گــرم از هــر یــک از نــانـوکـامـپـوزیـتهــای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2/ PWCe اضافه شد و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی تحت اشعه UVقرار داده شد و در فاصلههای زمانی 1 دقیقهای هر بار 3 میلیلیتر از محلول برداشته، محلول را سانتریفیوژ کرده و پس از جداسازی کاتالیزگر جذب آن اندازهگیری شد.
2-7- بازیابی فوتوکاتالیزگر
در این بخش کاتالیزگرها پس از انجام واکنش فوتوکاتالیزگری از محلول واکنش جدا شده و جهت استفاده مجدد بازیابی شدند و فعالیت آنها پس از بازیابی مورد بررسی قرار گرفت.
10میلی لیتر از محلول متیل اورانژ M5-10× 055/3 با 2= pH در سل کوارتزی ریخته شده و به آن 01/0 گرم نانوکامپوزیت Nd-TiO2/ PWCe اضافه کرده و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی به مدت 4 دقیقه تحت اشعه UVقرار داده شد. سپس محلول سانتریفیوژ شده و پس از جداسازی کاتالیزگر جذب آن اندازهگیری شد. پس از شستشو کاتالیزگر با آب دوباره در واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ مورد استفاده قرار گرفت. بازیابی فوتوکاتالیزگر تا 5 بار انجام شد.
2-8 – بررسی تخریب نوری آمینو آزو بنزن (زرد آنیلین) :
علاوه بر متیل اورانژ، تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن نیز توسط نانو کامپوزیتهای تهیه شده، تحت شرایط بهینه، مورد بررسی قرار گرفت.
10مـیلـی لیـتر از محـلول آمیـنو آزو بنـزن M5-10× 07/5، بـا 2= pH در سـل کوارتـزی ریــختـه شــده و هــر بــار بــه آن 01/0 گــرم از هــر یــک از نــانـوکـامـپــوزیتهای Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb )-TiO2/ PWCe با نسبت جرمی 10 درصد اضافه ک
رده و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی به مدت 5 دقیقه تحت اشعه UV قرار داده شد. سپس محلول سانتریفیوژ شده و پس از جداسازی کاتـالـیزگر جـذب آن در nm 319 =max λ انـدازهگیری شد.
2-8-1- بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن
20 میلی لیتر از محلول آمینو آزو بنزن M5-10× 07/5 با 2= pH در سل کوارتزی ریخته شده و به آن 02/0 گرم از نانوکامپوزیت Nd-TiO2/ PWCe اضافه شد و پس از 30 دقیقه به هم خوردن در تاریکی تحت اشعه UVقرار داده شد و در فاصلههای زمانی 1 دقیقهای هر بار 3 میلیلیتر از محلول برداشته، محلول را سانتریفیوژ کرده و پس از جداسازی کاتالیزگر جذب آن اندازهگیری شد.
2-9- اکسایش سولفیدها
یکی دیگر از واکنشهایی که جهت بررسی فعالیت کاتالیزوری نانوکامپوزیتهای سنتز شده انجام شد، واکنش اکسیداسیون انتخابی سولفیدها و تبدیل به سولفون، در دمای محیط بود.
محـلول واکـنش شـامل 600 میـکرو لیتـر استونیـتریل به عنـوان حـلال، 30 میـکرو لـیتـر آب اکسـیژنه 30 درصـد، 20 میـکرو لیـتر متیل فنیل سولفید و 04/0 گرم از نانو کـامپوزیـت Nd-TiO2/ PWCe در دمای محیط به هم زده شد. پیشرفت واکنش با TLC بررسی شد. این واکنش با دی فنیل سولفید، فور فوریل متیل سولفید، دو متیل تایو اتانول نیز تکرار گردید.

فصل سوم
نتایج و بحث

3-1- مقدمه
در این فصل نتایج و دادههای حاصل از تهیه، شناسایی و کاربرد نانوکامپوزیتهای تیتانیوم دیاکسید/ پلی اکسومتالات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. در مورد هرکدام از نانوکامپوزیتهای تهیه شده، نتایج بهدست آمده از شناسایی و کاربرد نانوکامپوزیتها در تخریب نوری متیل اورانژ، زرد آنیلین و اکسایش سولفیدها مورد بررسی قرار گرفتهاند. در شناسایی نانوکامپوزیتها، فاکتورهای اندازه ذرات، شکاف انرژی و ساختار مدنظر میباشند و همچنین در قسمت کاربرد نانوکامپوزیتها، مقایسه فعالیت فوتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتها و اثر عواملی چون pH، مقدار فوتوکاتالیزگر و تاثیر مقدار ترکیب PWCe بارگذاری شده در نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است.
به منظور شناسایی نانوکامپوزیتهای تهیه شده از روشهای شناسایی SEM، EDX، XRD،FT-IR و DRS استفاده شده است.
3-2- شناسایی و تعیین خواص نانومواد تهیه شده
3-2-1- طیف سنجی FT-IR
طیف ارتعاشی ترکیب تهیه شده بر اساس طیف ارتعاشـی ترکیبـــات با ساختـــار کگیــن n-[XW12O40] توضیح داده میشوند. منشأ نوارهای ارتعاشی یک هتروپلی آنیون پیوندهـایM–O و X–O میباشـد که در ناحیــــــــه Cm-1 400-1200 طیـف ظاهر میشود. در طیف IR 3-[PW12O40] نوار ارتعاشی P-Oa در ناحیه بالاتر از Cm-1 1000 ظاهر میشود که مربوط به شیوه ارتعاشی نامتقارن υ3 درPO4 میباشد و دارای نمایش کاهش ناپذیر T2 میباشد. این ارتعاش در ساختار کگین همتراز بوده و یک نوار در ناحیه حدود Cm-1 1100 نشان میدهد. در ساختار سه حفرهای کگین 9-[PW9O34] نوار P-Oa به دلیل کاهش تقارن از Td به C3V همترازی سه گانه T2 به A1 و E شکافته میشود و به صورت دو نـوار بالای Cm-1 1000 ظاهر میشود.
در شکل 3-1 طیف IRترکیب K9(NH4)H2[(OCe)3(A- α -PW9O34)2].20H2O نشان داده شده است. طیف IR ترکیب مورد نظر ارتعاشات کششی در محدوده Cm-1 1100-700 را نشان میدهد. این نوارها به ارتعاشات کششی نامتقارن مربوط به انواع مختلف W-O و P-O میباشد. نوار W- Ocدر Cm-1 812-711، نوار W- Ob در Cm-1 819، نوار انتهایی W- Od در Cm-1 1000-936 و نوار P-Oa در محدوده Cm1-1060-1000 ظاهر میشوند. Oc ، Ob و Od به ترتیب به اکسیژنها مشترک بین دو هشت وجهی لبه مشترک، گوشه مشترک و انتهایی مربوط میشوند. Oa اکسیژن متصل به هترو اتم میباشد.

K9(NH4)H2[(OCe)3(A- α -PW9O34)2].20H2 ترکیب FT-IR شکل 3-1:طیف

طیفهای FT-IR مربوط به نانو ذرات Eu- TiO2و Nd- TiO2 قبل و بعد از بارگذاری درصدهای مختلف جرمی ترکیب PWCe بر روی آنها در شکل 3-2 و 3-3 نشان داده شده است. در هر کـدام از طیـفها پس از بارگذاری ترکیب PWCe نوار جدیـدی در Cm-11060 و Cm-11016 ظاهر میگردد که میتوان آنرا به قرارگرفتن ترکیب PWCe بر روی نانوذرات نسبت داد. شدت این نوار با افزایش درصد ترکیب PWCe بر روی نانوذرات افزایش مییابد که نشان دهنده تهیه موفقیت آمیـز نانوکامپوزیـتهای Ln = ( Nd, Eu )-TiO2/ PWCe میباشد. نوار موجود در Cm-1 466 مربوط به پیوند Ti-O است[118]. درباره طیفهای IR مربوط به نانو کامپوزیتهای دیگر نیز مطلب بالا صادق است. طیفهای IR مربوط به نانوکامپوزیتهای Ln = ( Pr, Tb )-TiO2/ PWCe در بخش پیوست آمده است.

شکل 3-2: طیف FT-IR مربوط به (a) Eu-TiO2/ PWCe (b) PWCe 30 درصد، (c) 20 درصد، (d) 10 درصد، (e) Eu-TiO2

شکل3-3: طیف FT-IR مربوط به (a) Nd-TiO2/ PWCe (b) PWCe 30 درصد، (c) 20 درصد، (d) 10 درصد، Nd-TiO2 (e)

3-2-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی25(SEM)
امروزه روشهای مختلفی جهت شناسایی و بررسی مواد وجود دارد که یکی از معروفترین آنها، روشهای میکروسکوپی میباشد. میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، از معروفترین روشهای میکروسکوپی الکترونی به شمار میرود که علاوه بر تهیهی تصاویر بزرگنمایی شده، در صورتی که به تجهیزات اضافی مجهز شود میتواند برای تجزیه شیمیایی و دیگر بررسیها نیز به کار گرفته شود. مهمترین فواید SEM عمق میدان بالا و تنوع زیاد سیگنالهای تولیدی است که گستره پهناوری از وضوح تصویر را تضمین میکند. SEM یک ابزار قدرتمند برای مطالعهی توپوگرافی کلی است، اما مشکلات جداسازی، این تکنیک را به بررسی بلورهایی با اندازه بزرگتر از 5 نانومتر محدود میکند. در بالاتر از این سطح، شکل،
اندازه و توزیع اندازه بلورها به راحتی به دست میآید. مبنای عملکرد این میکروسکوپ، برهم کنش پرتوی الکترونی با ماده است. پرتوهای ساطع شده از این برهم کنش میتواند جهت بررسیها مورد استفاده قرار گیرد[65-63].
مورفولوژی سطحی نانو مواد تهیه شده با استفاده از تکنیک SEM مورد بررسی قرار گرفت و نتایج در شکلهای 3-4 و 3-5 نشان داده شده است. شکل3-4 تصاویر SEM مربوط به قبل و بعد از بارگذاری PWCe بر روی نانو ذرات Nd- TiO2 و شکل 3-5 تصاویر SEM مربوط به قبل و بعد از بارگذاری PWCe بر روی نانوذرات Pr- TiO2 را نشان میدهد. همانطور که در تصویر مشاهده میشود نانوذرات کروی شکل میباشند و ذرات نمونه دارای اندازههای یکنواختی میباشند. مطابق این تصاویر متوسط اندازه ذرات کمتر ازnm 20 میباشد.

شکل 3-4: تصاویر SEM نانو ذراتNd-TiO2 قبل (سمت چپ) و بعد (سمت راست) از بارگذاری

شکل 3-5: تصاویر SEM نانو ذرات Pr -TiO2 قبل (سمت چپ) و بعد (سمت راست) از بارگذاری PWCe

(XRD)26X- الگوپراش پرتو 3-2-3
برای شرکت در آزمون می بایست وارد سیستم شوید
XRD روشی قدیمی و پرکابرد در بررسی خصوصیات بلورها می‌باشد. در این روش از پراش پرتو X توسط نمونه جهت بررسی ویژگی های نمونه استفاده می شود. XRD برای تعیین ساختار بلوری، تعیین فاز بلور‌ها، تعیین اندازه بلور‌ها، جهت گیری تک بلور، عیوب شبکه وغیره، قابل استفاده می‌باشد. در طیف سنجی پراش پرتو X با استفاده از تاثیر تداخل در پرتوهای پراکنده شده خواص ساختمانی و سطوح مواد مشخص میشود. مفیدترین الگو برای استفاده از روش XRD برای محاسبه اندازه ذرات، استفاده از عرض پیک ماکزیمم در نصف ارتفاع است. پهنـای پیـک در نصف ارتـفاع به تعداد صفحات انعکـاس دهنده بلوری بستگی دارد. رابطـه شرر27( 3-1)، اندازه دانه بلور را بر حسب پهنای پیک تفرق اشعه X در نصف ارتفاع و سایر شرایط تفرق میدهد:
(3-1) D = K λ/ COSθ
در این رابطه، D اندازه ذره، K ضریب شکل بلور(معمولا 9/0 در نظر گرفته میشود)، پهنای پیک ماکزیمم در نصف ارتفاع (FWHM) برحسب درجه که باید به واحد طول تبدیل شود، λ طول موج پرتو X بر حسب نانومتر (nm) و θ زاویه پراش بر حسب درجه است[66-64].
XRD روشی کم هزینه و پر کاربرد می‌باشد. از جمله محاسن XRD عدم نیاز به خلاء می‌باشد که باعث کاهش هزینه‌ی ساخت و برتری آن نسبت به روشهای الکترونی میشود. همچنین XRD روشی غیر تماسی و غیر مخرب می‌باشد و نیاز به آماده سازی مشکل ندارد.
ساختار و اندازه نانوکامپوزیتهای تهیه شده از طریق فن XRD مورد بررسی قرارگرفت. نتایج به دست آمده از الگوی پراش XRD نانوکامپوزیتهای Nd-TiO2/ PWCe و

این نوشته در پایان نامه ها و مقالات ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.