در این رساله نانو ذرات نیم رساناهای تیتانیوم دی اکسید (tio2)، زیرکونیوم دی اکسید (zro2)و روی اکسید (zno) با روش سل-ژل بر روی الیاف پلیمری سلولزی، پلی آکریلونیتریل و پشمی جهت مطالعه خواص خود تمیز شوندگی فوتوکاتالیزوری سنتز گردید. همچنین نانو ذرات tio2 دوپ شده با یون های نقره و زیرکونیوم بصورت جداگانه و همزمان بر روی الیاف سلولزی و پلی آکریلونیتریل جهت مطالعه بهبود فعالیت فوتوکاتالیزوری سنتز شد. نانو ذرات پودری zno و zno دوپ شده با تنگستن، لانتانیوم، زیرکونیوم و zno دوپ شده همزمان با لانتانیوم و زیرکونیوم نیز سنتز گردیدند. نمونه های سنتز شده با تکنیک های مختلفی نظیر پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ft-ir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس (eds)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، طیف سنجی باز تابش انتشاری (drs)، آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga) و آنالیز مساحت سطح (bet) شناسایی و مشخصه یابی شدند. رنگینه های متیلن بلو و اوزین y برای تخریب فوتوکاتالیزوری تحت تابش نور در ناحیه فرابنفش-مرئی بکار گرفته شدند و جهت مطالعه خود تمیز شوندگی فوتوکاتالیزوری الیاف اعمال شده، از روش طیف سنجی باز تابش انتشاری در فاز جامد استفاده گردید. مطالعات پراش اشعه ایکس نشان داد که فرم آناتاز برای tio2 و ورتزیت برای zno در تمام نمونه های دوپ نشده و دوپ شده بدست آمده است. اندازه نانو ذرات تولید شده در ارتباط با مساحت سطح زیاد و تاثیر مواد دوپ کننده شرایط خوبی را برای بهبود فعالیت فوتوکاتالیزوری ایجاد کرده است. در نمونه های دوپ شده و دوپ شده همزمان، فعالیت فوتوکاتالیزوری بیشتری در مقایسه با نمونه های دوپ نشده مشاهده شده است. نمونه های دوپ شده همزمان، بیشترین فعالیت فوتوکاتالیزوری را بدلیل اثر همکوشی یون های دوپ کننده نشان داده اند. این نتایج نشان می دهد که اصلاح نانو نیم رساناها با فرآیند دوپ شدن هم زمان یک فرآیند موثر برای افزایش فعالیت فوتوکاتالیزوری می باشد. از طرفی توسعه و گسترش مواد با خصلت خود تمیز شوندگی نظیر الیاف خود تمیز شونده می تواند به لحاظ کاربردهای عملی و صنعتی حائز اهمیت باشد.

تعدادی از نانوپودرهای اکسید روی حاوی یون های فلزات واسطه مانند (نقره، زیرکونیوم و کبالت) به کمک روش هم رسوبی سنتز گردید. ساختار ، اندازه و مورفولوژی نانو ذرات سنتز شده به وسیله روش های xrd، sem، edx و tem مورد بررسی قرار گرفت. الگوهای xrd حضور فاز هگزاگونال ورتزیت را در تمامی نمونه ها نشان می دهد. با کمک رابطه شرر اندازه ذرات اکسید روی تقریبا 18 نانومتر محاسبه شده است. الگوی edx حضور یون های فلزات واسطه روی بستر اکسید روی را تایید می کند. تصاویر tem نمونه ها تهیه شد و نتایج نشان داد که نانو ذرات اکسید روی با سایز 20 نانومتر سنتز شد. نقره، زیرکونیوم و کبالت نشانده شده روی اکسید روی در مقیاس نانو دارای مورفولوژی کریستالی می باشند. فعالیت نانوذرات سنتز شده در اکسایش الکل های آروماتیک به آلدهید مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر برخی از عوامل مانند، مقدار بهینه درصد وزنی نقره، زیرکونیوم و کبالت نشانده شده، مقدارکاتالیزور و مقدار اکسنده در اکسایش الکل ها بررسی و تفسیر شد تا بهترین شرایط برای اکسایش الکل های آروماتیک در سه روش رفلاکس، فوتوشیمی و مایکروویو مشخص گردد. در اکسایش الکل ها حلال های متفاوتی مانند ch2cl2، ch3cn و etoh مورد بررسی قرار گرفت. در بین حلال های مختلف، فعالیت کاتالیزوری بیشتری در ch3cn مشاهده شد. سپس کاتالیزور تا سه مرحله بازیافت شد و تغییرات قابل ملاحظه ای در درصد تبدیل و گزینش پذیری مشاهده نشد، که نشان می دهد فلزات نشانده شده روی اکسید روی تحت شرایط واکنش پایدار بوده و نقش کاتالیزوری خود را حفظ می کند. ) شکل 1(

در این پژوهش، نانو ذرات آهن(iii) اکسید (fe2o3) و نانو کامپوزیت آن با پلی آنیلین ( (pani/fe2o3و خاک اره (sd/fe2o3) و همچنین نانوذرات اکسید مختلط منگنز (ii) اکسید با آهن (iii) اکسید (mnfe2o4) به روش رسوبی و همرسوبی سنتز شده، سپس برای حذف یون های آرسنیک (iii) از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ پویشی الکترونی (sem) و آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) نشان می دهد که جاذب های سنتزی شامل نانوذرات خالص با اندازه ذرات کمتر از 100 نانومتر می باشند. در سیستم ناپیوسته، اثر پارامترهای تجربی مختلف نظیر ph، وزن جاذب، غلظت اولیه، زمان تماس و دما برای دستیابی به شرایط بهینه حذف آرسنیک (iii) به وسیله جاذب های تهیه شده، مورد مطالعه قرار گرفت. سینتیک و ترمودینامیک جذب برای دستیابی به ماهیت و مکانیزم جذب مورد مطالعه قرار گرفت. ارزیابی داده های تجربی نشان داده است که فرآیند جذب به خوبی از ایزوترم لانگمویر و مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می کنند. بنابراین جذب در سطح آنها بصورت تک لایه ای است. ماکزیمم ظرفیت جذب تک لایه آرسنیک برای جاذب های بکار گرفته شده شامل fe2o3، sd/fe2o3، pani/fe2o3 و mnfe2o4بر اساس ایزوترم جذب لانگمویر، به ترتیب 33/83، 50/62، 0/100 و mg g-1 125 بدست آمد. جاذب های تهیه شده در مدت زمان تماس کوتاهتری نسبت به سایر جاذب ها، از ظرفیت جذب به مراتب بالاتری برخوردارند. بررسی زمان تماس نشان داد که برای تمامی جاذب ها در زمان کوتاهی تعادل جذب برقرار می شود. میزان جذب آرسنیک (iii) با افزایش دما در مورد همه جاذب ها بغیر از جاذب mnfe2o4 کاهش یافت. فرآیند جذب آرسنیک (iii) بر روی این جاذب گرماگیر است. پارامترهای ترمودینامیکی بدست آمده نشان دادند که فرآیند جذب آرسنیک (iii) روی جاذب ها خود به خودی بوده و تغییرات آنتالپی و آنتروپی آنها منفی است که همین عامل موجب می شود که در دماهای پایین فرآیند خود به خودی تر باشد. در جاذب های سنتزی، مکانیزم پیشنهادی فرآیند جذب براساس تشکیل کمپلکس گونه های آرسنیک با گروه های هیدروکسیل سطح جاذب ها می باشد. از جاذب sd/fe2o3 برای مطالعات ستونی حذف آرسنیک (iii) استفاده گردید و اثر برخی متغیرهای مهم نظیر ph، وزن جاذب یا ارتفاع بستر، سرعت جریان و غلظت محلول ورودی بر روی میزان جذب آرسنیک مطالعه شد. مدل های سینتیکی توماس و آدامس-بوهارت برای تفسیر منحنی های تجربی شکست برای تعیین کارآیی جاذب بکارگرفته شد. براساس نتایج بدست آمده، جذب سطحی یون های آرسنیک(iii) در ستون شامل بستر ثابت sd/fe2o3از مدل سینتیکی توماس تبعیت بهتری نشان داده است. در بررسی های واجذب نیز مشخص گردید که احیاء جاذب اشباع شده با راندمان بالایی امکانپذیر است، بطوریکه بیش از %90 آرسنیک جذب شده را می توان براحتی با استفاده از محلول رقیق سود m)01/0( از جاذب استفاده شده خارج نمود و ستون بازیابی شده را مجددا وارد چرخه جذب نمود.

در این مطالعه نانو ذرات آهن (iii) اکسید (fe2o3-?) و کامپوزیت آن با خاک اره (fe2o3/sd-?) به روش هم رسوبی سنتز شده و به عنوان جاذب برای حذف رنگینه مورد بررسی قرار گرفت. از رنگینه راکتیو رد 195 برای مطالعه حذف استفاده گردید. مطالعات جذب در دو سیستم تعادلی یا پیمانه ای و غیر تعادلی یا ستونی انجام گرفت. برای تعیین شرایط بهینه جذب رنگینه، اثر پارامترهای مختلف نظیر ph، غلظت اولیه رنگ، زمان تماس، دما، مقدار جاذب و غیره بر روی راندمان جذب بررسی شدند. در سیستم تعادلی یا پیمانه ای از معادلات فروندلیچ و لانگمویر برای رسم ایزوترم های جذب و ارزیابی داده های تعادلی جذب استفاده شد. نتایج نشان داد که ظرفیت جذب برای ?-fe2o3 و نانوکامپوزیت ?-fe2o3/sd برای حذف رنگینه به ترتیب 17/59 و 67/29 میلی گرم بر گرم جاذب می باشد. از معادلات شبه مرتبه اول و دوم برای مطالعات سینتیکی در سیستم تعادلی و از معادلات توماس و آدامس بوهارت برای مطالعات سینتیکی و تعیین کارآیی جاذب در سیستم ستونی استفاده گردید. نتایج نشان داد که فرآیند جذب برای ?-fe2o3 از ایزوترم لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می¬کند. آزمایشات ایزوترم برای ?-fe2o3/sd نشان داد که داده های تعادلی حاصل از مدل فروندلیچ بهتر از لانگمویر بوده و سینتیک جذب از مدل شبه مرتبه اول پیروی می¬کند. بر اساس منحنی های شکست در آزمایشات ستونی، کاهش غلظت اولیه، سرعت جریان و افزایش مقدار جاذب (ارتفاع بستر) موجب افزایش جذب می شود. مطالعه ترمودینامیک جذب رنگینه توسط جاذب ها نشان می دهد که فرآیند جذب خودبخودی است. در خاتمه مطالعات بازیابی رنگینه از جاذب و یا احیای ستون استفاده شده انجام گرفت. چرخه های جذب واجذب سه بار تکرار شده و کارائی ستون ها برای استفاده مجدد بررسی گردد. بر اساس نتایج حاصله امکان بازیابی ستون های جذب برای استفاده مکرر با راندمان بالا با استفاده از مواد ارزان قیمت عملی می باشد.

در پروژه حاضر، [bipy](so3h)2cl2 به عنوان یک واکنشگر جدید و موثر برای تسریع واکنش های آلی سنتز ومعرفی شده است. این واکنشگر به خوبی قادر است واکنش تهیه انواع زانتن ها از جمله آریل-h14-دی بنزو [a,j] زانتن ها، 1،8-دی اکسو-اکتاهیدرو زانتن ها و 12-آریل-8،9،10،12- تتراهیدرو بنزو[a] زانتن -11-اون ها را در غیاب حلال و با بهره های خوب تا عالی تسریع نماید. همچنین [bipy](so3h)2cl2 به عنوان یک کاتالیزور موثر و مناسب در تسریع سنتز بیس کومارین ها مورد استفاده قرار گرفته است. بعلاوه این کاتالیزور توانایی خوبی برای افزایش سرعت واکنش تهیه بیس ایندولیل متان ها در غیاب حلال از خود نشان می دهد. در پایان، نانوذراتw-zno به عنوان یک کاتالیزور موثر در تسریع سنتز بیس کومارین ها در آب معرفی شده است. کلید واژه: [bipy](so3h)2cl2 ، نانو ذرات w-zno، واکنش چند جزئی، بیس کومارین ها، زانتن ها، بیس ایندولیل متان ها

در پروژه حاضر w-zno و [bipy](so3h)2(cl)2 به عنوان کاتالیزگرهای جدید و موثر برای تسریع واکنش های آلی معرفی شده اند.کاتالیزگرهای سنتز شده با روش های ft-ir، xrd، sem و tem مورد شناسایی قرار گرفتند. از این کاتالیزگرها در واکنش های سنتزی زیر استفاده شد. w-zno می تواند به عنوان یک کاتالیزگر موثر برای تسریع تهیه مشتقات 8،1-دی اکسو اکتا هیدروزانتن ها مورد استفاده قرار بگیرد. در ادامه.[bipy](so3h)2(cl)2 به عنوان یک کاتالیزگر اسیدی جدید تهیه و شناسایی شد و از آن برای تسریع واکنش های چند جزئی مختلف استفاده شد. [bipy](so3h)2(cl)2 می تواند با قابلیت بالا در سنتز مشتقات بنزایمیدازول از آلدهیدها و آلدهید های محافظت شده (اکسیم ها و سمی کاربازون ها) مورد استفاده قرار بگیرد. همچنین از این کاتالیزگر برای سنتز پیریمیدینون ها و تیون ها بر اساس واکنش بایجینلی و شبه بایجینلی استفاده شد.

در این پژوهش نانو ذرات سریم (iv) اکسید و نانو کامپوزیت آن با آهن (iii) اکسید (ceo2/fe2o3) ، خاک اره (ceo2/sd) و سیلیکاژل (ceo2/sio2) به روش رسوبی سنتز شدند. از نانو ذرات ceo2 و کامپوزیت های ceo2/fe2o3 و ceo2/sd برای حذف آرسنیک (iii) و از نانو کامپوزیت ceo2/sio2 برای حذف رنگینه متیلن بلو استفاده شد. تصاویر میکروسکوپ پویشی الکترونی (sem) و آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) نشان می دهد که جاذب های سنتزی شامل نانو ذرات خالص با اندازه ی کمتر از 100 نانو متر میباشند. مطالعات در سیستم ناپیوسته روی نانو ذرات ceo2 و نانو کامپوزیت ceo2/fe2o3 برای حذف آرسنیک(iii) و همچنین روی نانو کامپوزیت ceo2/sio2 برای حذف رنگینه متیلن بلو انجام گرفت. در سیستم ناپیوسته اثر پارامتر های تجربی مختلف نظیر ph، زمان تماس، وزن جاذب، غلظت اولیه، دما و قدرت یونی برای دستیابی به شرایط بهینه جذب به وسیله ی جاذب های سنتز شده، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین سینتیک و ترمودینامیک جذب برای دستیابی به ماهیت و مکانیزم جذب مورد مطالعه قرار گرفت. ارزیابی داده های تجربی برای حذف آرسنیک (iii) نشان داد که فرآیند بخوبی از ایزوترم فروندلیچ و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم تبعیت میکند. مقدار kf برای ceo2 ، fe2o3 و ceo2/fe2o3 بر اساس ایزوترم جذب فروندلیچ به ترتیب mg.g-1 31/1 ،37/1 و 5 بدست آمد که بیانگر جذب مطلوب تر توسط نانو کامپوزیت ceo2/fe2o3 می باشد. بررسی داده ها برای حذف متیلن بلو نشان داد که فرآیند جذب رنگینه متیلن بلو توسط جاذب ceo2/sio2 از ایزوترم لانگمویر و مدل شبه مرتبه دوم پیروی میکند، ماکزیمم ظرفیت جذب به دست آمده طبق معادله لانگمویر برای این جاذب mg.g-1 101 است. از جاذب ceo2/sd برای مطالعات ستونی استفاده گردید و اثر برخی متغیر های مهم نظیر ph، وزن جاذب یا ارتفاع بستر، سرعت جریان و غلطت محلول ورودی بر روی میزان جذب آرسنیک (iii) مطالعه گردید. مدل های سینتیکی bdst ، آدامس-بوهارت و توماس برای تفسیر منحنی های تجربی شکست برای تعیین کارآیی جاذب بکار گرفته شدند. بر اساس نتایج بدست آمده، جذب سطحی یونهای آرسنیک (iii) در ستون شامل بستر ثابت ceo2/sd از مدل سینتیکی آدامس-بوهارت تبعیت بهتری نشان داده و ماکزیمم ظرفیت جذب حجمی برای جاذب سنتز شده mg.l-1 103 96/2 به دست آمد. در بررسی واجذب ستون، بیشترین درصد واجذب 35% به دست آمد که بیانگر ایجاد پیوند های محکم از نوع شیمیایی بین جاذب و جذب شونده است.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت هایی از نانوذرات نقره اکسید با بستر های خاک اره و سیلیکاژل به روش رسوب دهی شیمیایی تهیه شد. نانوکامپوزیت های سنتز شده، با تکنیک های مختلف شناسایی شدند و آنالیز sem تشکیل نانوذرات نقره اکسید روی بستر خاک اره و بستر سیلیکاژل را تایید کرد. کاربرد اول، استفاده از کامپوزیت خاک اره به عنوان منبع سلولزی با نانوذرات نقره اکسید جهت جذب آلاینده کروم (vi) از محلول های آبی بوده است. برای تعیین شرایط بهینه جذب در سیستم ناپیوسته، اثر پارامترهای مهم مانند ph، زمان تماس، غلظت اولیه کروم (vi) ، مقدار جاذب ، دما و قدرت یونی مورد مطالعه قرار گرفت. میزان کروم (vi) باقیمانده در محلول از روش اسپکتروفتومتر uv-vis با استفاده از واکنشگر 1و5-دی فنیل کاربازید تعیین شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که جذب کروم توسط نانوکامپوزیت معرفی شده بسیار سریع بوده (کمتر از 30 دقیقه) و بیشترین جذب در ph های اسیدی اتفاق می افتد (2=ph). داده های جذب تعادلی با مدل های ایزوترم جذب فروندلیچ، لانگمیر و تمکین و مدلهای سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داده است که داده های جذبی بدست آمده از مدل سینتیکی شبه درجه دوم و مدل ایزوترمی لانگمیر با ماکزیمم ظرفیت جذب 75/20g/mg تبعیت می کنند. بررسی های ترمودینامیکی نیز دلالت بر خود به خودی بودن و گرمازا بودن فرایند جذب دارد. انجام آزمایشات همچنین در سیستم ستون انجام شد و عوامل موثر مانند ph محلول اولیه، سرعت جریان، غلظت اولیه کروم(vi) و ارتفاع ستون بررسی گردید. نتایج مطالعات دینامیکی منحنی¬های شکست با استفاده از مدل های آدامس- بوهارت، توماس و bdst کارائی ستون¬های حاوی جاذب به¬کار رفته را اثبات کردند. واجذب ستون نیز برای تعیین کاربرد جاذب برای دفعات متوالی مورد آزمایش قرار گرفت و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از ستون حاوی جاذب ag2o/sd را تایید کرد. در قسمت دوم پروژه، از نانوکامپوزیت های نقره اکسید با خاک اره و سیلیکاژل برای حذف مواد رنگزا (متیلن بلو) از محلول های آبی در سیستم ناپیوسته استفاده شد. مانند روش قبل، اثر عوامل متغیر در سیستم ناپیوسته از قبیل: ph، زمان تماس، غلظت اولیه رنگینه، مقدار جاذب و دما بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش ph، میزان جذب افزایش می یابد. همچنین ظرفیت جذب جاذب ها، با افزایش غلظت اولیه، زمان تماس و دما افزایش یافت. برای هر دو جاذب، تبعیت فرایند جذب از ایزوترم فروندلیچ و سینتیک شبه مرتبه دوم مشاهده شد و داده های ترمودینامیکی بیانگر خود به خودی و گرماگیر بودن جذب رنگینه ها بودند.

در این تحقیق، اکسید روی و نانو¬کامپوزیت های اکسید روی (m-zno) حاوی فلزات واسطه تنگستن، سریم، زیرکونیوم، لانتانیوم و مس با روش سل- ژل سنتز شدند. نمونه های سنتز شده توسط تکنیک های تفرق اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی پراکندگی انرژی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف سنجی زیر قرمز فوریه مشخصه یابی شدند. نتایج تفرق اشعه ایکس نشان داد که تمام نمونه¬ها فاز هگزاگونال ورتزیت اکسید روی را نشان می دهند. تصاویر sem و tem نمونه ها نشان داد که نانو کامپوزیت های اکسید روی شامل ذرات کروی شکل با اندازه کمتر از 100 نانو متر تشکیل شده بودند. فعالیت کاتالیزوری نانو کامپوزیت های تهیه شده به عنوان کاتالیزور ناهمگن بوسیله واکنش آزا- فریدل- کرافتس ایندول، آلدهیدهای آروماتیک و n,n-دی متیل آنیلین برای سنتز 3-دی آریل متیل ایندول¬ها مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر برخی از پارامترها مثل حلال¬های مختلف، مقدار کاتالیزور، دما و زمان واکنش مطالعه شد. از بین نانوکامپوزیت های سنتز شده، w-zno، ce-zno و zr-zno فعالیت کاتالیزوری بهتری در مقایسه با دیگر نمونهها نشان دادند. کاتالیزور w-zno حداقل 3 بار مورد استفاده مجدد قرار گرفت، بدون اینکه کاهش قابل توجهی در فعالیت کاتالیزوری برای واکنش آزا- فریدل- کرافتس رخ دهد. روش به کار رفته مزایای قابل توجهی از قبیل شرایط ملایم، بازده مناسب و عملکرد تجربی آسان داشته، بنابراین یک فرآیند جذاب برای تهیه مشتقات 3- دی آریل متیل ایندول ها توسط کاتالیزور ناهمگن می باشد.

ظهور مواد نیمه رسانا با ساختار نانو بعنوان فوتوکاتالیست، باعث ابداع روش¬های مختلف و انعطاف پذیری برای ارتقای بهره¬وری فتوکاتالیستی شده است. برای استفاده بهتر از نور مرئی که حدود 43 درصد از انرژی خورشیدی را تشکیل می¬دهد استفاده از فوتوکاتالیست¬های حساس به نور مرئی ضروری است.نقره فسفات به عنوان فوتوکاتالیستی جدید پتانسیل زیادی در تخریب فوتوکاتالیستی رنگینه¬های آلی تحت تابش نور مرئیدارد.در کار حاضر تاثیر برخی از پارامترهای عملیاتی نظیر نوع منبع فسفات، نوع قالب و سورفاکتانت و همچنین استفاده از مزوپورس¬های mcm-41 و tio2 به عنوان نگهدارندهجهت افزایش کارایی فوتوکاتالیتیکی آن مطالعه می¬شود.تخریب دو آلاینده متیلن بلو و 2و4-¬دی کلروفنول به عنوان مولکول¬های ردیاب بررسی شدند. کاربرد چهار منبع فسفات مختلف (na3po4، na2hpo4، nah2po4 و h3po4) در تهیه کریستال¬های نقره فسفات نتایج متفاوتی داشت و بیشترین کارایی مربوط به na2hpo4 است.در میان فوتوکاتالیست¬های تهیه شده کاتالیستag3po4¬/¬mcm-41کارایی بالاتری را در حذف رنگدانه متیلن بلو نشان داد. بخشی از این کارایی به برجذب بالای رنگدانه مربوط می¬شود