24099

BIOTECH2 365

كارشناسي ارشد

نانو شيمي

شيمي

1403/06/21

85 ص.

مجيد مقدم , شهرام تنگستاني نژاد

ولي اله ميرخاني , امير لندراني اصفهاني

آلودگي , فوتوكاتاليست , چارچوب فلز-آلي , نانوذرات , نقاط كوانتومي

در سال‌هاي اخير شبكه‌هاي فلز-آلي بدليل ويژگي‌هاي منحصر بفردي مانند مساحت سطح بالا، تخلخل مناسب، پايداري شيميايي در انجام واكنش‌هاي پساسنتزي و توانايي بالا در تخريب فوتوكاتاليستي مورد توجه قرار گرفته‌اند. به همين منظور، چارچوب فلز-آلي بر پايۀ فلز آهن انتخاب شد و با قرار دادن نانوذره‌ي مناسب، خاصيت كاتاليستي آن در واكنش‌هاي فوتوكاتاليستي بهبود يافت. در اين تحقيق چارچوب فلز-آلي با روش سنتز حلال گرمايي سنتز شد. ساختار فازهاي بلوري، خواص نوري و الكتروني، پيكربندي پيوند، رفتار حرارتي، مورفولوژي و متوسط اندازۀ ذرات نانوكامپوزيت‌ CD@MIL-88B(Fe) توسط روش‌هاي دستگاهي پراش پرتو ايكس (XRD)، روش‌هاي گرمايي (TGA)، طيف‌سنجي زير قرمز (FT-IR)، طيف‌سنجي بازتاب نفوذيUV-Vis DRS) ) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FE-SEM) مورد شناسايي و بررسي قرار گرفت. با استفاده از XRD، پيك‌هاي مربوط به ساختارهاي چارچوب فلز-آلي شناسايي شد. گاف انرژي فوتوكاتاليست با استفاده از طيف‌سنجي UV-Vis (DRS) تخمين زده شد. طيف‌هاي FT-IR، پيك‌هاي شاخص و قوي مربوط به ارتعاشات را نشان داد. دماي بهينه براي عمليات حرارتي توسط آناليز حرارتي TGA به طور تقريبي مشخص شد. تصاوير FE-SEM، مورفولوژي و ميانگين اندازۀ ذرات را در مقياس نانومتر نشان دادند. آناليز عنصري (EDS)، براي شناسايي عناصر موجود در نانوكامپوزيت سنتز شده استفاده شد. ميزان تخلخل و سطوح مؤثر به وسيله‌ي آناليز BET اندازه‌گيري شد. در ادامه فعاليت فوتوكاتاليستي شبكه‌هاي فلز-آلي در تخريب رنگ آلي‌ رودامين ب مورد بررسي قرار گرفت و رفتار سينتيكي واكنش تخريب و تغييرات غلظت محلول رنگ تحت تابش نور مرئي در مدت زمان‌هاي مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. بديهي است در اين راستا پارامترهايي نظير pH، مقدار فوتوكاتاليست، مقدار اكسنده و ... مورد بررسي قرار گرفت و بهينه گرديد. شرايط واكنش آسان، پايداري، جداسازي آسان كاتاليست، قابليت بازيابي بالا و بازدۀ عالي در كوتاه مدت از جمله خصوصيات منحصر به فرد اين سيستم ‌هاي فوتوكاتاليستي است.

Pollution , photocatalyst , metal-organic-framework , nanoparticles , quantum dots

Synthesis and characterization of MIL-88B(Fe)metal-organic framework containing carbon quantum dots and its application in the photodegradation of Rhodamine B

نانو فناوري

In recent years, metal-organic frameworks (MOFs) have attracted attention due to their unique features such as high surface area, suitable porosity, chemical stability in performing post-synthetic reactions and high ability in photocatalytic degradation. For this purpose, the metal-organic framework was selected based on iron metal and by modifying the appropriate nanoparticle, its catalytic property in photocatalytic reactions has been improved. Many synthesis methods are used in the preparation of these nanomaterials. In this research, metal-organic framework was synthesized by hydrothermal method. The structure of crystalline phases, optical and electronic properties, bond gap, thermal behavior, morphology and average particle size of nanocomposites and semiconductors by X-ray diffraction (XRD), thermal methods TGA, infrared spectroscopy (FT-IR), UV-Vis spectroscopy (DRS) and scanning electron microscope FE-SEM were identified and investigated. By using XRD, the peaks related to the metal-organic framework structures were identified. The band gap energy of the photocatalyst was estimated by using UV-Vis spectroscopy (DRS). FT-IR spectra showed significant and strong peaks related to vibrations. The optimal temperature for heat treatment was approximately determined by TGA thermal analysis. FE-SEM images showed the morphology and average particle size in nanometer scale. Elemental analysis (EDX), porosity and effective surfaces were measured by BET analysis. Next, the photocatalytic activity of metal-organic frameworks in the degradation of Rhodamine B was investigated, and the kinetic behavior of the degradation reaction and changes in the concentration of the dye solution under visible light irradiation were studied for different periods of time. Obviously, in this regard, parameters such as pH, photocatalyst concentration, amount of oxidant, etc. were investigated and optimized. Easy reaction conditions, stability, easy separation of the catalyst, high recovery capability and excellent efficiency in the short term are among the unique characteristics of these photocatalytic systems.

3