سنتز و شناسایی کامپوزیت های نانو تیتانیم دی اکسید و نانو کادمیم سولفید- متالوسیلیکات و بررسی خصوصیات فوتوکاتالیتیکی آنها در فرآیند شکافت آب

میزان منابع متداول انرژی تا حدود زیادی تقلیل یافته و درآینده نزدیک قادر نخواهد بود نیازهای بشری را تأمین نماید . در نتیجه ضروری است که بتوان یک منبع سوختی مناسبی را فراهم آورد که باعث آلودگی محیط زیست نگردد؛ قابل ذخیره سازی بوده و مقرون به صرفه باشد. هیدروژن دو شرط اول را فراهم می سازد و تحقیقات در زمینه برآورده کردن شرط سوم در حال انجام است تا روشی برای مقرون به صرفه بودن آن کشف شود. برای این منظور، میتوان از شکافت فوتوکاتالیتیکی آب در حضور یک منبع انرژی تجدیدپذیر نظیر نور خورشید استفاده کرد. که این فرآیند شرط تجدید پذیر بودن منبع انرژی و عدم آلودگی محیط زیست و مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی را تأمین می نماید. در این کار پژوهشی در ابتدا ترکیبات کروموسیلیکات بدون آلومینیوم و با ساختار zsm-5، با استفاده از روش هیدروترمال، سنتز شدند. در این روش از تتراپروپیل آمونیوم به عنوان تمپلیت استفاده گردید. تأثیر عوامل مختلف نظیر ترکیب ژل اولیه (na+ یا k+ یا cs+)، نسبت مولی si/cr، دما و زمان کریستالیزاسیون و ph واکنش، بر روی امکان تشکیل ساختار و میزان بلورینگی کروموسیلیکات¬ها، مورد بررسی قرارگرفت. ترکیبات سنتز شده توسط روش¬های xrd، drs ، xps،sem ، tem ، tga/dta، ftir و ایزوترم¬های جذب نیتروژن، شناسایی گردیدند. با تغییر کاتیون¬های قلیایی مورد استفاده، میزان بلورینگی کروموسیلیکات های سنتز شده به ترتیب na[cr]zsm-5> k[cr]zsm-5> cs[cr]zsm-5 ، تغییر می¬کند. علاوه بر این با مطالعه میزان تخلخل و مساحت سطح این سیستم ها با بهره¬گیری از آنالیز bet، میتوان به برقراری ترتیب مذکور پی برد؛ در حالیکه میانگین اندازه حفرات موجود در ساختار با عکس ترتیب مذکور تغییر می¬کند. در ادامه، از کروموسیلیکات سدیم (na[cr]zsm-5) ، به عنوان متالوسیلیکات جدید به منظور ساپورت کردن نیم¬هادی¬های تهیه شده استفاده¬گردید. همچنین در این کار پژوهشی سنتز کامپوزیت¬های بر پایه کادمیم¬سولفید و ارزیابی فعالیت فوتوکاتالیتیکی آنها در فرآیند شکافت آب و تولید هیدروژن در حضور نور مرئی، صورت پذیرفت. به منظور افزایش فعالیت فوتوکاتالیتیکی نانو ذرات کادمیم¬سولفید از دو استراتژی استفاده گردید: ساپورت کردن نانوذرات کادمیم¬سولفید بر روی متالوسیلیکات و کوپل کردن آنها با نانوذرات تیتانیم¬دی¬اکسید؛ بنابراین متالوسیلیکات¬های zsm-5 گونه (زئولیت zsm-5 ، فری¬سیلیکات و کروموسیلیکات) به عنوان ساپورت مورد استفاده قرار گرفتند و یک سری از کامپوزیتهای cds/metalosilicate و cds–tio2/metalosilicate سنتز و شناسایی شدند. کامپوزیت¬های بدست آمده عملکرد فوتوکاتالیتیکی بهتری نسبت به نانوذرات کادمیم¬سولفید خالص، تحت شرایط مشابه نشان دادند. در مرحله بعد نانوذرات تیتانیم¬دی¬اکسید که میانگین اندازه ذراتشان بین 6 تا 44 نانومتر است با بهره¬گیری از روش تخریب ژل آکریل آمید تهیه و شناسایی شدند. تأثیر عوامل مختلف مانند اسید و حلال مورد استفاده در فرآیند تهیه و همچنین دمای کلسیناسیون بر روی اندازه کریستالی، فاز کریستالی، مورفولوژی و گاف انرژی نانوذرات تهیه شده مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که نوع اسید و حلال مورداستفاده در فرآیند تهیه این نانوذرات نقش قابل توجهی در نوع فاز کریستالی تشکیل یافته (آناتاز و روتیل) دارد.. علاوه بر این نمونه¬های ساپورت شده تیتانیم¬دی¬اکسید بر روی متالوسیلیکات¬های zsm-5 گونه (زئولیت zsm-5 ، فری¬سیلیکات و کروموسیلیکات) یا به عبارت دیگر کامپوزیت¬های(tio2/metalosilicate ) با استفاده از روش تخریب ژل آکریل آمید سنتز و شناسایی شدند.. در نهایت با توجه با اینکه گاف انرژی نانوذرات تیتانیم¬دی اکسید در گستر? ماورای بنفش می باشد. بنابراین ارزیابی فعالیت فوتوکاتالیتیکی این نمونه ها در فرآیند تولید هیدروژن میسر نبوده و فعالیت فوتوکاتالیتیکی آنها در فرآیند تخریب رنگدانه قهوه¬ای ng مورد بررسی قرار گرفت.