سنتز نور کاتالیزگرهای نانو کادمیم سولفید جدید و کاربرد آن ها در برخی تبدیلات شیمیایی

هدف اصلی این رساله طراحی، ساخت و شناسایی کاتالیزورهای نوری نانوساختار بر پایه کادمیم سولفید و بررسی کاربردهای این دسته از مواد در انجام برخی تبدیلات شیمیایی از جمله تخریب رنگ متیلن بلو، کاهش ترکیبات کربونیلی و کاهش ترکیبات نیترو تحت تابش نور مرئی می¬باشد. مطالعات انجام شده در این رساله در چهار فصل تقسیم¬بندی شده است. در فصل اول، به معرفی کلی نیمه¬رساناها و کاتالیزورهای نوری، به خصوص کاتالیزورهای نوری بر پایه کادمیم سولفید پرداخته شده است. همچنین روش¬های معمول تهیه کادمیم سولفید و کاربرد آن در سیستم¬های کاتالیزور نوری مرور شده است. در فصل دوم رساله ابتدا به معرفی کلی مواد نانوساختار و مرور کلی در مورد نانوساختارهای کادمیم سولفید و اثرات محدود شدگی کوانتومی در این ترکیب پرداخته شده و تخریب آلاینده¬ها در سیستم¬های کاتالیزوری نوری و جنبه مکانیسمی این¬گونه سیستم¬ها به ویژه مکانیسم تخریب رنگ متیلن بلو مورد بحث قرار گرفته است. در ادامه سنتز نانوساختارهای کادمیم سولفید با اندازه ابعاد متفاوت با استفاده از روش ساده رسوب دهی در حضور عامل پوشاننده مرکاپتواتیل آمین هیدروکلراید مورد بررسی قرار گرفته و با کنترل مقدار عامل پوشاننده نانوساختارهای کادمیم سولفید (cds-ns’s) با ابعاد مختلف حاصل شده است. شناسایی کاتالیزورهای نوری سنتز شده با استفاده از روش¬های متعددی مانند طیف¬سنجی uv-vis و مادون قرمز (ir) ، پراش اشعه ایکس (xrd), عکس میکروسکوپ الکترونی (tem), آنالیز وزن¬سنجی حرارتی (tga) و طیف¬سنجی انعکاسی-نفوذی (drs) مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس طیف سنجی جذب نوری مقادیر گاف انرژی و اندازه ابعاد نانو ساختارها محاسبه شده است. فعالیت کاتالیزوری نوری نانوساختارهای سنتز شده در واکنش تخریب رنگ متیلن بلو تحت تابش لامپ ال ای دی و نور خورشید بررسی مورد قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد نانوساختارهای حاصل در تخریب رنگ متیلن بلو تحت نور مرئی از قابلیت بسیار خوبی برخوردار می باشند. در فصل سوم این رساله، کاربرد کاتالیزورهایی نوری (cds-ns’s) در کاهش ترکیبات آلی و تحت تابش لامپ ال ای دی آبی (3 وات) به کار برده شده است. در ابتدای این بخش مقدمه ای بر کاهش ترکیبات کربونیلی و نیترو به خصوص در سیستم های کاتالیزوری نوری ارائه شده است. کاهش ترکیبات کربونیلی در حضور کاتالیزروهای نوری cds-ns’s بررسی شده و با کاهش اندازه ابعادcds-ns’s فعالیت کاتالیزوری نوری افزایش یافته است. در ادامه در حضور کاتالیزور نوری سنتز شده با کوچکترین ابعاد، کاهش ترکیبات نیتروی آروماتیک بررسی گردید. این واکنش به اثرات الکترونی استخلاف ها بسیار حساس بوده و در ترکیبات با فعالیت کم با افزودن آمونیوم فرمات به محیط واکنش میزان تبدیل و انتخاب گری بسیار خوبی حاصل شد. کاتالیزور نوری تا پنج مرتبه بدون کاهش در فعالیت کاتالیزوری نوری در واکنش مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آنالیز xrd نشان داد در طول واکنش کاهش ساختار بلوری کاتالیزور تغییر نکرده است. در فصل چهارم این رساله ابتدا به معرفی عمومی و کاربرد کاتالیزورهای نوری تلفیقی cds/fe3o4, cds/sio2و cds/tio2 به خصوص با ساختار هسته/پوسته پرداخته شده است. در ادامه سنتز و طراحی کاتالیزورهای نوری با ساختار fe3o4/sio2/cds مورد بررسی قرار گرفته و ساختارهای به دست آمده با استفاده از روش¬های متعددی مانند طیف-سنجی uv-vis و مادون قرمز (ir) ، پراش اشعه ایکس (xrd), عکس میکروسکوپ الکترونی (tem), مغناطیس سنجی (vsm) و طیف¬سنجی انعکاسی-نفوذی (drs) شناسایی شده اند. فعالیت کاتالیزوری نوری fe3o4/sio2/cds (با مقدار بارگیری متوسط کادمیم سولفید) در کاهش ترکیبات نیتروی آروماتیک بررسی شده است. در بخش دوم این فصل سنتز و طراحی کاتالیزورهای یک بعدی cds/tio2 با ساختار هسته/پوسته انجام شده است. با استفاده از روش های متعددی مانند پراش اشعه ایکس (xrd), عکس میکروسکوپ الکترونی عبوری و نفوذی (tem و sem) و طیف¬سنجی انعکاسی-نفوذی (drs) تشکیل cds/tio2 با ساختار هسته/پوسته تایید شده است. فعالیت کاتالیزوری نوری ساختار حاصل در کاهش انتخابی ترکیبات کربونیلی بررسی شده است. این مطالعه اولین گزارش از کاربرد ساختارهای هسته/پوسته cds/tio2 در واکنش های کاهش ترکیبات آلی تحت تابش نور ال ای دی می باشد. در حضور کاتالیزور نوری cds/tio2 کاهش مشتقات بنزوفنون به الکل مربوطه با کارایی بسیار خوب انجام شده است. کاتالیزور فوق تا پنج مرتبه بازیافت بدون کاهش در فعالیت بازیافت، در واکنش به کار برده شده است. نتایج حاصل از بررسی تصویر میکروسکوپ الکترونی و طیف سنجی نوری کاتالیزور بازیافتی نشان داده ساختار کاتالیزور نوری به کار برده شده در بازیافت تغییر نکرده و کاتالیزور از پایداری بسیار خوبی برخوردار است.