23896

CHE2 895

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي معدني

شيمي

1403/04/23

93

بهرام يداللهي

فوكاتاليست , پلي‌اكسومتالات , كربن نيتريد گرافيتي , آنتي‌بيوتيك , حذف نوري

در دهه‌هاي اخير ورود آلاينده‌هاي مختلف مانند آنتي‌بيوتيك‌ها و ساير مواد صنعتي خطرناك ضمن واردكردن آسيب‌هاي جدي به طبيعت باعث به‌خطرافتادن سلامت انسان و محيط‌زيست مي‌شوند؛ بنابراين، حذف آن‌ها از محيط‌هاي طبيعي بسيار ضروري است. كليد دستيابي به تخريب آلودگي، توسعه فوتوكاتاليست¬هاي پايدار، كارآمد، غيرسمي و ارزان است كه قادر به كار در نور مرئي هستند. قراردادن كاتاليست‌هاي پلي‌اكسومتالات بر روي يك بستر مناسب باعث افزايش پايداري آن‌ها مي‌شود و عملكرد فوتوكاتاليستي و امكان بازيابي آن‌ها را در واكنش‌ها بهبود مي‌بخشد. در اين راستا كربن نيتريد گرافيتي به دليل پايداري فوتوشيميايي و بازده فوتوكاتاليستي مناسب بسيار موردتوجه قرار گرفته است. در اين پروژه كربن نيتريد گرافيتي با استفاده از ملامين در دما و فشار بالا سنتز شد و سپس پلي‌اكسومتالات‌هاي نوع كگين استخلاف شده با فلزات سري اول واسطه سنتز و بر روي اين بستر قرار داده شدند. ساختارهاي تهيه شده به كمك روش‌هايي مانند FT-IR،XRD ،TGA ،BET ،FE-SEM، EDX، ICP و آناليز عنصري مورد شناسايي و بررسي قرار گرفتند. در ادامه از اين تركيبات به‌عنوان فوتوكاتاليست در واكنش حذف نوري آنتي‌بيوتيك‌ها از محيط آبي استفاده شد. در اين راستا پارامترهاي مختلف واكنش مانند نوع كاتاليست پلي‌اكسومتالات، مقدار كاتاليست، مقدار مناسب اكسنده، pH و دماي واكنش بهينه شدند. در اين بررسي فوتوكاتاليست¬هاي حاوي پلي‌اكسومتالات استخلاف شده با Zn (ZnPOM@g-C3N4) و پلي‌اكسومتالات حفره¬دار (PW11O39@g-C3N4) فعاليت بهتري نشان دادند و موفق به حذف تتراسايكلين از محيط آبي به ترتيب با بازده 98% و 95% شدند. همچنين فرايند حذف سيپروفلوكساسين از محيط آبي با استفاده از فوتوكاتاليست¬هاي حاوي پلي‌اكسومتالات استخلاف شده با Cr (CrPOM@g-C3N4) و تركيب (W10O32@g-C3N4) نتايج بهتري به دست داد (به ترتيب 88% و 91%). نتايج نشان‌دهنده كارايي بسيار مناسب اين تركيبات در حذف آلاينده¬هاي آنتي¬بيوتيكي از آب مي-باشد.

Photocatalyst , polyoxometalate , graphite carbon nitride , antibiotic , photoremoval

Synthesis and Application of Graphitic Carbon Nitride Containing Polyoxometalates in Photocatalytic Removal of Antibiotics from Water

شيمي معدني

In recent decades, various pollutants such as antibiotics and other hazardous industrial substances have posed serious threats to nature, endangering human health and the environment. Therefore, removing them from natural environments is essential. The key to pollutant degradation lies in developing stable, efficient, non-toxic, and cost-effective photocatalysts that can operate under visible light. Immobilizing polyoxometalate catalysts on a suitable substrate enhances their stability, improves photocatalytic performance, and facilitates their recovery in reactions. In this context, graphitic carbon nitride has gained significant attention due to its photochemical stability and suitable photocatalytic efficiency. In this project, graphitic carbon nitride was synthesized using melamine at high temperature and pressure, and then Keggin-type polyoxometalates substituted with first-row transition metals were synthesized and immobilized on this substrate. The prepared structures were characterized and analyzed using techniques such as FT-IR, XRD, TGA, BET, FE-SEM, EDX, ICP, and elemental analysis. Subsequently, these compounds were used as photocatalysts in the photodegradation reaction of antibiotics from aqueous environments. Various reaction parameters such as the type of polyoxometalate catalyst, the amount of catalyst, the appropriate amount of oxidant, pH, and reaction temperature were optimized. In this study, photocatalysts containing zinc-substituted polyoxometalates (ZnPOM@g-C3N4) and lacunary polyoxometalates (PW11O39@g-C3N4) showed better performance, successfully removing tetracycline from the aqueous environment with efficiencies of 98% and 95%, respectively. Additionally, the process of removing ciprofloxacin from the aqueous environment using photocatalysts containing chromium-substituted polyoxometalates (CrPOM@g-C3N4) and the photocatalyst (W10O32@g-C3N4) yielded better results (88% and 91%, respectively). The results indicate the highly effective performance of these compounds in removing antibiotic pollutants from water.

3

71986