سنتز نانوفتوکاتالیست هیبریدی دی اکسیدتیتانیوم – نانولوله کربنی و بررسی حذف رنگ های آزو

در بین روش های تصفیه آب و فاضلاب وکاهش آلاینده های آن، تجزیه فتوکاتالیستی با نیم رساناها روشی جدید، موثر، سریع و تخریبی برای این هدف می باشد و دی اکسیدتیتانیوم به عنوان یکی از بهترین فتوکاتالیست ها محسوب می شود. از طرف دیگر، مواد هیبریدی نانولوله کربنی- غیرآلی دسته جدیدی از مواد هستند که توجه زیادی را طی سال های اخیر به خاطر خواص نوری، مکانیکی،الکتریکی و حرارتی استثناییشان به خود جلب کرده اند. لذا هدف این تحقیق، سنتز هیبرید دی اکسید تیتانیوم- نانولوله کربنی و بررسی امکان پوشش دهی نانولوله کربنی ساده با نانودی اکسیدتیتانیوم، کاربرد فتوکاتالیستی این هیبرید و اثرات نانولوله کربنی بر سنتز و عملکرد فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم می باشد. دو هیبرید دی اکسیدتیتانیوم-نانولوله کربنی با استفاده از نانولوله کربنی چند جداره ساده و نانولوله کربنی چند جداره عامل دار به عنوان بستر، تیتانیوم ایزوپروپکساید به عنوان پیش ماده آلی تیتانیوم، بنزیل الکل به عنوان سرفکتانت وعامل متصل کننده و با روش سل ژل سنتز شد. همچنین دی اکسید تیتانیوم (بدون نانولوله کربنی و بنزیل الکل) با این روش سنتز شد. تریتمنت حرارتی به منظور تبدیل تیتانیای آمورف به کریستالی و بدست آوردن فاز موردنظر صورت گرفت. مواد سنتز شده به روش های fesem، xrd،ftir و uv-visible مشخصه یابی شدند. تصاویر fesem تشکیل لایه ای از ذرات پوشش دهی شده دی اکسیدتیتانیوم با ضخامت 45-3 نانومتر بر روی نانولوله های کربنی با قطر 30-10 نانومتر را نشان داد که به خوبی بر سطح پراکنده شده بودند. xrd مشخص کرد که ساختار کریستالی دی اکسید تیتانیوم در همه مواد سنتز شده بعد از تریتمنت حرارتی، آناتاس بود. اندازه کریستال های دی اکسید تیتانیوم از این روش برای پیک مشخصه در دی اکسیدتیتانیوم خالص، هیبرید دی اکسیدتیتانیوم- نانولوله کربنی ساده و هیبرید دی اکسیدتیتانیوم-نانولوله کربنی عامل دار به ترتیب 7/20، 3/10 و 3/8 نانومتر بدست آمد. ftir وجود پیوند ti-o را تأیید کرد که نشانه تشکیل دی اکسیدتیتانیوم بود. طیف سنجی uv-visible نشان داد که طیف جذبی هیبریدها در تمام محدوده طیف گسترش یافته و در ناحیه مرئی جذب بیشتری از دی اکسیدتیتانیوم داشتند. به منظور بررسی فعالیت فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم و هیبرید و اثرات نانولوله کربنی، آزمایش هایی با دی اکسید تیتانیوم و هیبرید دی اکسیدتیتانیوم- نانولوله کربنی عامل دار و با استفاده از رنگ آزوی اسید بلو 92 در غلظت های پایین در فازآبی به عنوان مدل برای آلاینده آلی در پساب انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که وقتی فتوکاتالیست ها به تنهایی به کار روند، بدون نور اثر کمی بر حذف رنگ دارند و میزان جذب پایین است. در 7=ph، غلظت رنگ ppm20 و غلظت فتوکاتالیست ppm80، رنگ زدایی برای دی اکسیدتیتانیوم و برای هیبرید دی اکسید تیتانیوم-نانولوله کربنی ، به ترتیب 35 درصد و 3/48 درصد بدست آمد. تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل غلظت رنگ، میزان فتوکاتالیست مصرفی و ph اولیه بر رنگ زدایی محلول بررسی شد. با تغییر غلظت رنگ در محدوده ppm25-10، میزان فتوکاتالیست در محدوده ppm120-40 و ph در محدوده 12-2، بهترین عملکرد در رنگ زدایی با غلظت رنگ ppm15، میزان فتوکاتالیست ppm80 و در2 =ph و برابر با 5/93 درصد در مدت 120 دقیقه حاصل گردید. همچنین جذب سطحی رنگ در ph اسیدی بالاتر بود و با افزایش ph به محدوده بازی کاهش یافت. در حالت های مختلف، ترسیم نیمه لگاریتمی غلظت رنگ در مقابل زمان خطی بود که واکنش درجه اول را پیشنهاد می کند و ثابت سرعت از این ترسیم ها در بهترین عملکرد ذکر شده1-دقیقه 022/0 (959/0=r2) بدست آمد.