تهيه و شناسايي نانو ذرههاي 2Ag/Zn-TiO با روشهاي گوناگون
و بررسي تأثير روش تهيه بر روي فعاليت کاتاليزگري نوري
نانو ذرههاي 2Ag/Zn-TiO

رباب محمدي*+، بخشعلي معصومي
تهران، دانشگاه پيام نور، گروه شيمي، صندوق پستي 59391 ـ 3993

چكيده: نانو ذرههاي 2Ag/Zn-TiO با نسبتهاي مولي گوناگون با دو روش گوناگون هيدروترمال و سل ـ ژل تهيه شدند. نانوذرههاي تهيه شده به کمک پراش پرتو (XRD) X ، ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM)، آشکارساز تجزيه عنصري (EDX)، همدماهاي جذب سطحي- دفع سطحي نيتروژن و آناليز BET مورد ارزيابي قرار گرفتند. همچنين تأثير روش تهيه بر روي ساختار، اندازه، مساحت سطح ويژه و فعاليت کاتاليزگري نوري نانوذرههاي تهيه شده بررسي شد. فعاليت کاتاليزگري نوري نانوذره هاي تهيه شده به روش حذف کاتاليزگري نوري متيل اورانژ (MeO) از آب با تابش نور سياه مورد ارزيابي قرار گرفت. نانوذرههاي تهيه شده با روش هيدروترمال به دليل دارا بودن فازآناتاز خالص، اندازه ذرههاي ريزتر، انباشتگي و تجمع ذرههاي کمتر و مساحت سطح ويژه بزرگتر، فعاليت کاتاليزگري نوري بهتري را در حذف متيل اورانژ از آب نشان دادند.
واژههاي كليدي: نانو ذرههاي 2Ag/Zn-TiO ؛ هيدروترمال؛ سل ـ ژل؛ فعاليت کاتاليزگري نوري.
KEYWORDS: Ag/Zn-TiO2 nanoparticles; Hydrothermal; Sol-gel; Photocatalytic activity.

مقدمه
در سالهاي اخير ،2TiO به عنوان کاتاليست نوري نيمههادي براي پاکسازي محيط زيست مورد توجه قرار گرفته است که اين امر به دليل کارايي بالا، پايداري فتوشيميايي، طبيعت غيرسمي ، قيمت پايين و از همه مهمتر امکان استفاده از نور خورشيد به عنوان منبع تابش براي اين کاتاليست نوري است [3-1]. وقتي محلول سوسپانسيون 2TiO با آب در معرض انرژي تابش بزرگتر توليد ميشوند )مرحله توليد بار(. الکترونهاي ايجاد شده ميتوانند در احيا کردن اکسيژن شرکت کنند يا اين که به وسيله شبکه يا حاملها به دام بيفتند و گونه هاي 3+Ti و راديکال آنيون سوپراکسيد -2O را بهدست آورند، حفرهها (+hVB) نيز ميتوانند راديکال آزاد هيدروکسيل توليد کرده و يا به طور مستقيم در واکنش اکسايش آلاينده شرکت کنند [4]. اما به هر حال، يکي
-37220486850

از انرژي شکاف )Eg = 3/2 eV، باند گپ نانو ذرههاي 2TiO( از مشکلهاي مهم اين نانوذره ها، سطح بالاي انرژي شکاف باند و قرار بگيرد ،الکترونهاي باند رسانش (¯(eCB و حفرههاي باند ظرفيت ) +(hVB در نتيجه برانگيختگي توسط نور UV و امکان بازترکيبي
+E-mail: mohammadi_rb @yahoo.com عهده دار مکاتبات *
9
الکترون ـ حفره ميباشد. سرعت بالاي باز ترکيبي الکترون ـ حفره تهيه نانوذرههاي 2Ag/Zn-TiO با روش هيدروترمال
پديد آمده، مهمترين عامل محدود کننده کارايي و فعاليت به منظور تهيه نانو ذرههاي تيتانيوم دياکسيد به روش هيدروترمال، ذره ها در تخريب آلايندههاي آلي محسوب ميشود [5]. ابتدا تيتانيم تترا ايزو بوتوکسيد و اتانول با نسبت مولي 1:1 دوپه کردن فلزهاي با نيمه رساناها يک راه مناسب براي بهبود در ظرف آزمايش ريخته شده و به مدت 11 دقيقه به وسيله همزن فعاليت کاتاليست نوري آن هاست که به عنوان يک عامل مهم مغناطيسي به شدت هم زده شد . pH توسط نيتريک اسيد در 77/1 براي به دام انداختن جفت الکترون ـ حفره عمل ميکند يعني تنظيم شد. سپس 47 ميلي ليتر آب، قطره قطره در حال همزدن ماندگاري اين بارهاي پرانرژي را افزايش مي دهد و از ترکيب شدن در دماي°C 51 و در مدت زمان 2 ساعت به آن افزوده شد. مقدار دوباره آنها جلوگيري ميکند [6]. اگر چه، گزارشهاي بسياري مورد نياز از نقره نيترات و روي نيترات افزوده شد و به مدت يک ساعت، در زمينه دوپه کردن فلزهاي با نانوذرههاي تيتانيوم دياکسيد هم زدن ادامه پيدا کرد. نمونه به مدت 24 ساعت در دماي °C181 وجود دارد ولي در زمينه دوپه کردن همزمان دو فلز گوناگون در اتوکلاو قرار گرفت و در دماي °C41 به مدت 5 ساعت کلسينه شد.
با نانوذرههاي تيتانيوم دياکسيد پژوهشهاي اندکي گزارش شده است [7].
تاکنون روشهاي بسياري براي تهيه نانوذرههاي تيتانيوم دياکسيد مورد استفاده قرار گرفته است [8]. ديده شده است که روشهاي گوناگون، نتيجههاي متفاوتي در پي دارند [9] و حتي در يک روش خاص، استفاده از مقدارهاي متفاوت ماده هاي اوليه منجر به توليد ذرهها با اندازه هاي متفاوت ميشود [11]. با وجودي که گزارشهاي بسياري در زمينه روشهاي گوناگون تهيه نانوذرههاي تيتانيم دي اکسيد ارايه شده است، ولي در مورد اهميت و تاثير روشهاي گوناگون تهيه بر روي ويژگيها و فعاليت نمونهها ،پژوهشهاي مقايسه اي انجام نگرفته است .در اين پژوهش، نانوذرههاي 2Ag/Zn-TiO با دو روش هيدروترمال و سل ـ ژل تهيه شده اند .هدف از اين کار پژوهشي، مقايسه ويژگيها و فعاليت کاتاليست نوري نمونههاي تهيه شده با يکديگر و نيز مطالعه ارتباط بين ساختار کاتاليست نوري، اندازه ذرهها و اندازه سطح ويژه با فعاليت کاتاليزگري نوري نانوذره ها و نيز مطالعه تأثير روش تهيه بر روي اين ويژگيهاست.
همچنين در اين پژوهش، اثر درصد مولي نقره و روي بر روي فعاليت کاتاليزگري نوري نمونه تهيه تهيه شده مورد مطالعه قرار گرفته و ميزان انرژي الکتريکي مصرفي براي حذف MeO از آب به وسيله نانوذرههاي 2Ag/Zn-TiO تهيه شده با هر دو روش سل ـ ژل و هيدروترمال محاسبه و با يکديگر مقايسه شدهاند.

بخش تجربي
تيتانيم تترا ايزو بوتوکسيد، اتانول، نيتريک اسيد، نقره نيترات و روي نيترات، از فراوردههاي شرکت مرک خريداري و مورد استفاده قرار گرفتند.

تهيه نانوذره هاي 2Ag/Zn-TiO با روش سل ـ ژل
براي تهيه نانو ذرههاي تيتانيوم دياکسيد به روش سل ـ ژل ،ابتدا تيتانيم تترا ايزو بوتوکسيد و اتانول در ظرف آزمايش ريخته شده و در برابر امواج فراصوت قرار گرفت. در ظرف آزمايش ديگري ،آب و اتانول با يکديگر مخلوط شده و قطره قطره به محلول ظرف آزمايش اول که به وسيله همزن مغناطيسي به شدت هم زده مي شد، افزوده شد. نسبت مولي تيتانيم تترا ايزو بوتوکسيد: اتانول: آب به صورت 19:29:1 بود. سپس سوسپانسيون به دست آمده خشک شده و پودر به دست آمده در دماي °C451 به مدت 3 ساعت کلسينه شد.
روش تهيه نانوذرههاي 2Ag/Zn-TiO همانند تهيه نانوذرههاي 2TiO بود. فقط آب مورد استفاده شامل مقدار مورد نياز از نقره نيترات و روي نيترات بود.

دستگاههاي شناسايي و اندازهگيري
“Elma T460/H”مدل 35 kHz, 171 W دستگاه فراصوت Bruker-SMIEENS D 5000 مدل XRD دستگاه
دستگاه Uv-Vis مدل 1700 SHIMADZU دستگاه ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) مدل “Zeiss
“EM 80-900 keV
Thermo Noran مدل EDX
“Belsorp mini II” مدل BET دستگاه

روش کار بررسي فعاليت کاتاليزگري نوري نانوذرههاي تهيه شده
کليه کارهاي عملي اين پروژه در يک سامانه راکتور نوري ناپيوسته در داخل يک محفظه چوبي انجام گرفته که در شکل 1 نشان داده شده است .
31 علمي
-711120931

واکنش

ظرف

داراي

رنگ

محلول

چوبي

جعبه

مغناط

همزن
ي
سي

black

light

واکنش

ظرف

داراي

رنگ

محلول

چوبي

جعبه

مغناط



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید