دانشگاه آزاد اسلامي
واحد علوم دارويي
دانشکده شيمي دارويي،گروه شيمي
پايان‌نامه براي دريافت درجه کارشناسي ارشد ((M.Sc))
گرايش : شيمي کاربردي
عنوان :
ساخت و مشخصه‌يابي فوتوکاتاليست‌هاي پايه نانوتيتانيا براي گوگردزدايي ترکيب مقاوم گوگردي دي‌بنزوتيوفن
استاد راهنما :
جناب آقاي دکتر رضا فضايلي
استاد مشاور :
سرکار خانم دکتر انسيه قاسمي
نگارش :
نازلي نيک‌سيرت
شماره پايان‌نامه: 81 ش ک سال تحصيلي 93-1392
دانشگاه آزاد اسلامي
واحد علوم دارويي
دانشکده شيمي دارويي
پايان‌نامه براي دريافت درجه کارشناسي ارشد ((M.Sc))
گرايش : شيمي كاربردي
عنوان :
ساخت و مشخصه‌يابي فوتوکاتاليست‌هاي پايه نانوتيتانيا براي
گوگردزدايي ترکيب مقاوم گوگردي دي‌بنزوتيوفن
نگارش :
نازلي نيک سيرت
شهريور 1393

1- دکتر مهناز قمي
2- دکتر بهروز ميرزا
حمد و ستايش پروردگاري که توفيق کسب علم را به من عنايت فرمود و تقدير از آنان که دعاي خيرشان بدرقه ي راهم بود …
پس از شکر به درگاه ايزد منان بر خود واجب مي دانم از بزرگواراني که همواره در طول اين پژوهش يار و ياور من بوده اند ، تشکر کنم.
استاد ارجمندم جناب آقاي دکتر رضا فضايلي که انتخاب اين موضوع به لطف ايشان بوده و راهنمايي اين پروژه را نيز بر عهده داشتند و تنها خداوند از ميزان دلسوزي ، مهرباني و همياري ايشان آگاه است. استاد بزرگواري که شايسته هزاران سپاس براي تلاش هاي دير پايشان در علم شيمي مي باشند . بهره گيري از درياي دانش اين استاد ارزشمند در دو راهي هاي ترديد و نيز افتخار شاگردي اين بزرگوار تجربه جاودانهاي است در انديشهام ، همواره قدردان زحماتشان خواهم بود و از پروردگار يگانه طول عمر و کاميابي روز افزون برايشان آرزومندم.
از اساتيد گرانقدر سرکار خانم دکتر انسيه قاسمي استاد مشاور پروژه و سرکار خانم دکتر مهناز قمي که داوري اين پروژه را بر عهده داشتند و استاد فرزانه ام جناب آقاي دکتر بهروز ميرزا که زحمت داوري و قضاوت پايان نامه مرا پذيرفتند و نيز به پاس راهنمايي هاي گرانقدر و کمک هاي ايشان در طول مسير يادگيري علم ، کمال تشکر را دارم.
تشکر مي کنم از جناب آقاي دکتر مهدي اسداله زاده و آقاي دکتر ابوالفضل فراهاني به پاس زحمات و کمک هايي که در زمينه انجام آناليزهاي اين پروژه داشتند ، آشنايي با اين بزرگواران افتخاريست که نصيبم گرديد.
از دوست ، همکار و برادر گرامي جناب آقاي مهندس محمدرضا سعادت که در طول انجام آزمايش ها کمک هاي فراوان و شاياني داشته و همواره در اين مسير مشوق بودند بسيار سپاسگزارم.
در پايان از کارشناسان و پرسنل محترم دانشکده ي فني و مهندسي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران جنوب ، که در تمامي مراحل عملي و آزمايشگاهي اينجانب را همراهي و مساعدت نمودند کمال تشکر را دارم.
از تمامي اين مهربانان سپاسگزارم و از درگاه ايزد منان خواهان طول عمر با عزت براي اين بزرگوارانم.
به پاس تعبير عظيم و انساني شان از کلمه ايثار و از خود گذشتگي ، به پاس عاطفه سرشار و گرماي اميدبخش وجودشان که در اين سردترين روزگاران بهترين پشتيبان است ، به پاس قلب هاي بزرگشان که فريادرس است و سرگرداني و ترس در پناهشان به شجاعت مي گرايد ، به پاس لحظه هاي شادي و غم که در کنارم بودند ، و به پاس محبت هاي بي دريغشان که هرگز فروکش نمي کند ، حاصل کار و تجربه تحقيق خود را به ستاره هاي پرفروغ زندگيم، پدر و مادر عزيزم تقديم مي کنم که تار مويي از آنان به پاي من سياه نماند و يقين دارم که هرچه باشم و هرچه شوم تنها فرزندشان بودن براي اعتبار تمام عمرم کافيست …
همچنين به پاس صميميت و همراهي اش ، تقديم به برادر مهربانم صالح عزيز ، که آرزوي زندگي سراسر افتخار را برايش دارم …
و در آخر تقديم مي کنم به ديرينه استادم ، استاد رضا خالو که چگونه انديشيدنم آموخت …
نازلي نيک سيرت
شهريور ماه 1393

فهرست مطالب
عنوان صفحه
خلاصه فارسي…………………………………………………………………………………………………………………………………………….1
فصل اول: کليات
1-1. نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4
1-1-1. علم نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………….4
1-1-2. فناوري نانو…………………………………………………………………………………………………………………………………….4
1-2. مواد نانو ساختار…………………………………………………………………………………………………………………………………5
1-3. کاتاليزور……………………………………………………………………………………………………………………………………………..5
1-3-1. نقش کاتاليست‌هاي نانو ساختار در حذف آلاينده‌هاي زيست محيطي………………………………………..6
1-4. فرآيند سل-ژل در سنتز نانو فوتوکاتاليست‌ها…………………………………………………………………………………….6
1-5. تجزيه فوتوکاتاليستي…………………………………………………………………………………………………………………………..7
1-6. نيمه هادي‌ها………………………………………………………………………………………………………………………………………..7
1-7. فوتوکاتاليست………………………………………………………………………………………………………………………………………9
1-8. تيتانيوم دي اکسيد……………………………………………………………………………………………………………………………10
1-9. فوتوکاتاليزور TiO2 در مقياس نانو……………………………………………………………………………………………………10
1-10. مکانيسم تخريب فوتوکاتاليستي تيتانيوم دي اکسيد…………………………………………………………………….11
1-11. بهبود کارايي و واکنش پذيري تيتانيوم دي اکسيد………………………………………………………………………..14
1-12. فوتوکاتاليز………………………………………………………………………………………………………………………………………..17
1-13. انواع کاتاليزورهاي نيمه رسانا (فوتوکاتاليزور)…………………………………………………………………………………17
1-14. روش‌هاي مشخصه‌يابي نانوذرات……………………………………………………………………………………………………..18
1-14-1. آناليز ميكروسكوپ الكتروني………………………………………………………………………………………………………18
1-14-2. آناليز ساختاري…………………………………………………………………………………………………………………………..20
1-14-3. آناليز مورفولوژي…………………………………………………………………………………………………………………………21
1-15. تاريخچه پيدايش زئوليت‌ها…………………………………………………………………………………………………………….22
1-16. ساختمان زئوليت‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………22
1-17. تخلخل زئوليت‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………….24
1-18. ويژگي و موارد استفاده از زئوليت‌ها……………………………………………………………………………………………….24
1-19. خواص زئوليت‌ها……………………………………………………………………………………………………………………………..25
1-20. انواع زئوليت‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………………25
1-20-1. زئوليت‌هاي طبيعي…………………………………………………………………………………………………………………….25
1-20-2. زئوليت‌هاي سنتزي…………………………………………………………………………………………………………………….26
1-21. پارامترهاي مؤثر بر سنتز زئوليت……………………………………………………………………………………………………26
1-22. سنتز نانو بلورهاي زئوليت……………………………………………………………………………………………………………….28
1-22-1. سنتز نانو بلورهاي زئوليت با استفاده از ژل و محلول شفاف……………………………………………………..28
1-22-2. سنتز نانو بلورهاي زئوليت در فضاي بسته…………………………………………………………………………………29
1-23. راکتورهاي شيمايي…………………………………………………………………………………………………………………………29
1-24. راکتورهاي ناپيوسته (Batch)…………………………………………………………………………………………………………30
1-25. فوتوراکتور………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
1-25-1. انواع راکتورهاي فوتوکاتاليستي………………………………………………………………………………………………….31
1-25-2. راکتورهايTiO2 Slurry ……………………………………………………………………………………………………………32
1-25-3. راکتورهاي فوتوکاتاليستي Immobilized با TiO2 تثبيت شده……………………………………………….33
1-26. مختصري در مورد گوگرد، خواص آن…………………………………………………………………………………………….33
1-27. مضرات گوگرد و دلايل حذف آن…………………………………………………………………………………………………..34
1-28. گوگرد در سوخت هاي گازوئيلي…………………………………………………………………………………………………….35
1-29. گوگرد در سوخت بنزين…………………………………………………………………………………………………………………35
1-30. اهميت گوگردزدايي………………………………………………………………………………………………………………………..36
1-31. بررسي نقش واکنش‌هاي حرارتي و کاتاليستي در فرآيند گوگردزدايي…………………………………………38
1-32. دلايل مطرح شدن روش‌هاي فوتوکاتاليستي اکسيداسيوني گوگردزدايي……………………………………..39
1-33. هدف از اجراي اين تحقيق……………………………………………………………………………………………………………..40
فصل دوم: مروري بر متون گذشته
2-1. مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
2-2. اثر ميزان گوگرد موجود در سوخت‌هاي مصرفي بر تشکيل ترکيبات آلاينده………………………………….43
2-3. قوانين جهاني براي ميزان گوگرد مجاز سوخت‌هاي توليدي پالايشگاه‌ها………………………………………..45
2-4. استانداردها و ميزان گوگرد سوخت‌هاي توليدي پالايشگاه‌هاي ايران……………………………………………..46
2-5. توزيع ترکيبات گوگردي در سوخت‌هاي توليدي پالايشگاه‌ها…………………………………………………………46
2-6. روش‌هاي مختلف گوگردزدايي………………………………………………………………………………………………………….47
2-7. گوگردزدايي با استفاده از هيدرژن (HDS)………………………………………………………………………………………48
2-7-1. واکنش‌پذيري ترکيبات گوگردي در HDS………………………………………………………………………………….49
2-8. گوگردزدايي بدون استفاده از هيدرژن………………………………………………………………………………………………50
2-9. گوگردزدايي فوتوکاتاليستي………………………………………………………………………………………………………………50
فصل سوم: مواد و روش‌ها
3-1. دستگاه‌ها و وسايل مورد استفاده در آزمايشگاه…………………………………………………………………………………59
3-2. مواد شيميايي مورد استفاده در آزمايشگاه…………………………………………………………………………………………60
3-3. روش انجام آزمايشات………………………………………………………………………………………………………………………….62
3-3-1. نانو فوتوکاتاليست‌هاي مورد استفاده……………………………………………………………………………………………..62
3-3-2. آماده‌سازي پايه : سنتز نانوزئوليت فوجاسيت NaX……………………………………………………………………..64
3-3-3. روش‌هاي سنتز و مشخصه‌يابي نانوفوتوکاتاليست‌ها………………………………………………………………………65
3-4. تعيين Band-gap………………………………………………………………………………………………………………………………..99
3-5. فرآيندهاي فوتوکاتاليستي………………………………………………………………………………………………………………….100
3-6. خوراک مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………………….100
3-7. فوتوراکتور طراحي شده……………………………………………………………………………………………………………………..101
3-8. آناليز خوراک و محصولات………………………………………………………………………………………………………………….103
3-9. کاليبراسيون دستگاه کروماتوگرافي گازي………………………………………………………………………………………….105
3-9-1. رسم منحني کاليبراسيون……………………………………………………………………………………………………………..105
3-10. روش انجام تست‌هاي گوگردزدايي فوتوکاتاليستي………………………………………………………………………….108
3-11. مطالعه‌ي ايزوترميک فرآيند…………………………………………………………………………………………………………….109
3-12. مطالعه‌ي سينتيک فرآيند……………………………………………………………………………………………………………….137
3-13. بررسي عملکرد فوتوکاتاليست Pcat(29) درگوگردزدايي نمونه‌ي واقعي……………………………………….140
فصل چهارم: نتايج
4-1. سنتز و مشخصه‌يابي نانوزئوليت فوجاسيت NaX ……………………………………………………………………………..143
4-1-1. تأثير پارامترهاي مختلف در سنتز زئوليت NaX ………………………………………………………………………….143
4-1-2. تفسير نتايج آناليزهاي مشخصه‌يابي نانوزئوليت فوجاسيت NaX…………………………………………………145
4-2. تفسير و تجزيه، تحليل نتايج آناليزهاي مشخصه‌يابي نانوفوتوکاتاليست‌ها……………………………………….148
4-2-1. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(1)……………………………………………………………..148
4-2-2. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(2)…………………………………………………………….149
4-2-3. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(3)…………………………………………………………….150
4-2-4. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(5)…………………………………………………………….152
4-2-5. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(12)………………………………………………………….153
4-2-6. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(14)………………………………………………………….154
4-2-7. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(16)………………………………………………………….155
4-2-8. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(19)………………………………………………………….157
4-2-9. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(23)………………………………………………………….159
4-2-10. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(24)……………………………………………………….161
4-2-11. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(25)………………………………………………………..162
4-2-12. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(26)………………………………………………………..163
4-2-13. تفسير نتايج مشخصه‌يابي براي فوتوکاتاليست Pcat(29)………………………………………………………..166
4-3. تفسير نتايج حاصل از اندازه‌گيري Band-gap…………………………………………………………………………………172
4-4. درصد تبديل……………………………………………………………………………………………………………………………………..173
4-5. بررسي تاثير پارامترهاي مؤثر در بازده فرآيند گوگردزدايي اکسايشي فوتوکاتاليستي……………………173
4-6. تفسير نتايج سايرآزمايشات فوتوراکتوري گوگردزدايي…………………………………………………………………….188
4-6-1. نتايج حاصل از آزمايشات گوگردزدايي با فوتوکاتاليست‌هاي گروه (الف)……………………………………188
4-6-2. نتايج حاصل از آزمايشات گوگردزدايي با فوتوکاتاليست‌هاي گروه (ج)………………………………………191
4-6-3. مقايسه‌ي ميان کل فوتوکاتاليست‌هاي Loading در گوگردزدايي……………………………………………..193
4-6-4. نتايج حاصل از آزمايشات گوگردزدايي با فوتوکاتاليست‌هاي گروه (د)……………………………………….193
4-6-5. نتايج حاصل از آزمايشات گوگردزدايي با فوتوکاتاليست‌هاي گروه (ه)……………………………………….195
4-6-6. نتايج حاصل از آزمايشات گوگردزدايي با فوتوکاتاليست‌هاي گروه (ت)……………………………………..199
4-7. تعيين نوع فرآيند به کار گرفته شده در اين تحقيق جهت گوگردزدايي………………………………………..203
4-8. محاسبه‌ي ممان دوقطبي به روش تئوري شيمي کوانتومي……………………………………………………………204
4-9. آناليز خوراک و محصولات……………………………………………………………………………………………………………….205
4-9-1. چگونگي تفسير نتايج کمي به دست آمده از دستگاه GC-MS………………………………………………..205
4-9-2. چگونگي تفسير نتايج کيفي حاصل از آناليز GC-MS……………………………………………………………….206
4-10. مطالعات سينتيکي واکنش……………………………………………………………………………………………………………210
4-10-1. بررسي تطابق با مدل‌هاي سينتيکي………………………………………………………………………………………..214
4-11. تفسير نتايج آزمايش‌هاي گوگردزدايي نمونه واقعي گازوئيل………………………………………………………214
فصل پنجم: بحث و پيشنهادات
5-1. نتيجه‌گيري…………………………………………………………………………………………………………………………………….218
5-2. پيشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………221
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….222
خلاصه انگليسي………………………………………………………………………………………………………………………………………233
ضمايم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..235
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1. انرژي فاصل? نواري مورد نياز براي برانگيختگي نيمه هادي‌ها…………………………………………….9
جدول 2-1. ساختار مولکولي ترکيبات گوگردي و مکانيسم گوگردزدايي آن‌ها…………………………………….49
جدول 3-1. مشخصات اکسيدانت H2O2………………………………………………………………………………………………..60
جدول 3-2. مشخصات نانوفوتوکاتاليستTiO2 (P25) مورد استفاده در آزمايش…………………………………61
جدول 3-3. ليست فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده جهت گوگردزدايي ترکيبات نفتي………………………………………63
جدول 3-4. نتايج آناليز XRF براي فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده گروه (الف)……………………………………..68
جدول 3-5. نتايج آناليز XRF براي فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده گروه (د)………………………………………..77
جدول 3-6. خواص فيزيکي- شيميايي اجزاي خوراک مورد استفاده……………………………………………………101
جدول 3-7. نتايج اندازه‌گيري گوگرد کل، با دستگاه Total Sulfur X-ray Analyzer………………………141
جدول 4-1. شرايط سنتز براي نمونه‌هاي مختلف نانوزئوليت NaX……………………………………………………..143
جدول 4-2. نتايج به دست آمده از آناليز BET/BJH……………………………………………………………………………169
جدول 4-3. مقايسه‌ي نتايج حاصل از تغيير جرم كاتاليست در ميزان راندمان……………………………………174
جدول 4-4. تاثير درصدهاي وزني مختلف دوپه شده در ميزان راندمان………………………………………………176
جدول 4-5. مقايسه نتايج حاصل از تغيير مقدار اكسيدانت كمكي در ميزان راندمان…………………………178
جدول 4-6. مقايسه نتايج حاصل از تغيير مدت زمان تابش‌دهي در ميزان راندمان…………………………….180
جدول 4-7. مقايسه نتايج حاصل از نوع تابش نور در ميزان راندمان……………………………………………………182
جدول 4-8. مقايسه‌ي نتايج تغيير بازده با افزايش 10 برابري حجم خوراك اوليه………………………………184
جدول 4-9. مقايسه‌ي نتايج تغيير بازده با افزايش دو برابري حجم خوراك اوليه………………………………..185
جدول 4-10. ليست فوتوكاتاليست‌هاي سنتز شده با راندمان تخريب بالا……………………………………………187
جدول 4-11. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “الف” در گوگردزدايي……………………………………..189
جدول 4-12. ارتباط ميان ميزان TiO2(P25) بارگذاري شده با درصد كاهش DBT…………………………190
جدول 4-13. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “ج” در گوگردزدايي……………………………………….192
جدول 4-14. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “د” در گوگردزدايي………………………………………..194
جدول 4-15. ارتباط ميان ميزان TiO2(P25) دوپه شده با درصد كاهش DBT………………………………..195
جدول 4-16. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي بخش (ه- I) در گوگردزدايي……………………………………196
جدول 4-17. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي بخش (ه- II) در گوگردزدايي………………………………….198
جدول 4-18. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “ت” در گوگردزدايي……………………………………….199
جدول 4-19. راندمان گوگردزدايي در نتيجه‌ي فرآيند جذب سطحي در زئوليت……………………………….203
جدول 4-20. نتايج آزمايش‌هاي سينتيكي با كاتاليست ( Ni(%8)/TiO2/zeolite NaX)………………..210
جدول 4-21. نتايج نمودارهاي مربوط به معادلات سينتيكي……………………………………………………………….213
جدول 4-22. ثابت‌هاي مدل سينتيكي لاگرگرن…………………………………………………………………………………..213
جدول 4-23. ثابت‌هاي ‌مدل سينتيكي الوويچ………………………………………………………………………………………213
جدول 4-24. ثابت‌هاي مدل سينتيكي بلانچارد…………………………………………………………………………………..214
جدول 4-25. نتايج راندمان گوگردزدايي روي نمونه واقعي گازوئيل……………………………………………………215
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 4-1. حلقه هيسترسيس تجربي………………………………………………………………………………………………….170
نمودار 4-2. نمودار حجم حفره بر حسب قطر حفره……………………………………………………………………………..171
نمودار 4-3. منحني روند تغيير بازده با تغيير مقدار جرم كاتاليست…………………………………………………….174
نمودار 4-4. روند تغيير بازده با تغيير ميزان دوپانت……………………………………………………………………………..176
نمودار 4-5. مقايسه‌ي ميزان راندمان در نتيجه‌ي مقادير متفاوت دوپانت……………………………………………177
نمودار 4-6. منحني روند تغيير بازده با تغيير مقدار اکسيدانت H2O2………………………………………………….178
نمودار 4-7. مقايسه‌ي ميزان راندمان در نتيجه‌ي تغيير مقدار اکسيدانت H2O2…………………………………178
نمودار 4-8. مقايسه‌ي ميزان راندمان در نتيجه تغيير مدت زمان تابش‌دهي……………………………………….180
نمودار 4-9. مقايسه‌ي ميزان راندمان در نتيجه تغيير نوع تابش نور…………………………………………………….182
نمودار 4-10. مقايسه‌ي ميزان راندمان در نتيجه افزايش حجم خوراك اوليه………………………………………184
نمودار 4-11. مقايسه‌ي‌ ميزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (الف)………………………………………….189
نمودار 4-12. روند تغيير بازده با تغيير ميزان TiO2(P25) در فوتوکاتاليست‌هاي (الف)……………………..191
نمودار 4-13. مقايسه ميزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (ج)………………………………………………..192
نمودار 4-14. مقايسه ميزان راندمان بين كل فوتوكاتاليست‌هاي Loading………………………………………..193
نمودار 4-15. مقايسه ميزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (د)…………………………………………………194
نمودار 4-16. روند تغيير بازده با تغيير ميزان TiO2(P25) در فوتوکاتاليست‌هاي (د)…………………………195
نمودار 4-17. مقايسه ميزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه “ه”………………………………………………..199
نمودار 4-18. مقايسه ميزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (ت)………………………………………………200
نمودار 4-19. مقايسه ميزان راندمان با کاتاليست‌هاي Dopping دو و سه جزئي………………………………201
نمودار 4-20. مقايسه ميزان راندمان گوگردزدايي اكسايشي، ميان كل فوتوكاتاليست‌‌ها……………………..202
نمودار 4-21. نمودار نتايج qt بر حسب t……………………………………………………………………………………………….211
نمودار 4-22. نمودار نتايج مدل سينتيکي لاگرگرن (سينتيک شبه مرتبه‌ي اول)………………………………211
نمودار 4-23. نمودار نتايج مدل سينتيکي الوويچ (سينتيک شبه مرتبه‌ي اول)………………………………….212
نمودار 4-24. نمودار نتايج مدل سينتيکي بلانچارد (سينتيک شبه مرتبه‌ي‌ دوم)……………………………212
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-1. مقايسه انرژي فعالسازي همراه/بدون كاتاليزور………………………………………………………………………6
شکل 1-2. ساختار نيمه رسانا………………………………………………………………………………………………………………….8
شکل 1-3. افزايش شکاف انرژي در راستاي کاهش تعداد ذرات…………………………………………………………….11
شکل 1-4. شماتيک فرآيند فوتوکاتاليستي……………………………………………………………………………………………..13
شکل 1-5. تراز انرژي فلز………………………………………………………………………………………………………………………….16
شکل 1-6. توزيع اندازه حفره‌‌ها در جاذب‌هاي مختلف……………………………………………………………………………22
شکل 1-7. شماتيک دستگاه آزمايشگاهي براي واکنش‌هاي هيدروکراکينگ کاتاليستي……………………….39
شکل 2-1. اثر ميزان گوگرد در سوخت ديزل روي ذرات معلق خروجي موتورهاي ديزلي…………………….43
شکل 2-2. اثر ميزان گوگرد بر تبديل اکسيدهاي نيتروژن……………………………………………………………………..44
شکل 2-3. توزيع ترکيبات گوگردي در سوخت‌هاي مورد استفاده در صنايع حمل و نقل…………………….47
شکل 2-4. فرآيندهاي متفاوت گوگردزدايي……………………………………………………………………………………………47
شکل 2-5. شمايي از فرآيند HDS………………………………………………………………………………………………………….48
شکل 2-6. انواع ترکيبات گوگردي و سرعت واکنش HDS آن‌ها را برحسب نقطه جوش…………………….50
شکل 3-1. تصوير SEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61
شکل 3-2. تصوير TEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61
شکل 3-3. ديفراکتوگرام XRD نانوزئوليت فوجاسيت NaX با درجه کريستاليته‌ي بالا………………………..64
شکل 3-4. تصوير SEM نانوزئوليت NaX……………………………………………………………………………………………..65
شکل 3-5. تصوير TEM نانوزئوليت NaX……………………………………………………………………………………………..65
شکل 3-6. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(1)…………………………………………………………………69
شکل 3-7. آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(1)………………………………………………………………………………69
شکل 3-8. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(2)…………………………………………………………………70
شکل 3-9. آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(2)………………………………………………………………………………70
شکل 3-10. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(3)………………………………………………………………71
شکل 3-11. آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(3)……………………………………………………………………………71
شکل 3-12. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(5)………………………………………………………………72
شکل 3-13. تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-الف)………………………………………………….73
شکل 3-14. تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-ب)……………………………………………………74
شکل 3-15. تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-ج)…………………………………………………….76
شکل 3-16. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(12)……………………………………………………………78
شکل 3-17. آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(12)…………………………………………………………………………78
شکل 3-18. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(14)……………………………………………………………79
شکل 3-19. تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-د)…………………………………………………….80
شکل 3-20. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(16)……………………………………………………………82
شکل 3-21. تصوير SEM براي فوتوکاتاليست Pcat(16)……………………………………………………………………….82
شکل 3-22. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(19)……………………………………………………………84
شکل 3-23. تصوير SEM براي فوتوکاتاليست Pcat(19)………………………………………………………………………84
شکل 3-24. تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (I) (3-3-3-ه)……………………………………………….86
شکل 3-25 . ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(23)…………………………………………………………..88
شکل 3-26. تصوير SEM براي فوتوکاتاليست Pcat(23)……………………………………………………………………….88
شکل 3-27. تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (II) (3-3-3-ه)………………………………………………89
شکل 3-28. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(24)……………………………………………………………90
شکل 3-29. تصوير مربوط به فوتوکاتاليست بخش (III) (3-3-3-ه)……………………………………………………90
شکل 3-30. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(25)……………………………………………………………91
شکل 3-31. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(26)……………………………………………………………92
شکل 3-32. تصوير SEM براي فوتوکاتاليست Pcat(26)………………………………………………………………………93
شکل 3-33. تصوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (IV) (3-3-3-ه)…………………………………………….93
شکل 3-34. تصوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-ت)…………………………………………………….96
شکل 3-35. ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(29)……………………………………………………………97
شکل 3-36. نتايج FESEM براي فوتوکاتاليست Pcat(29) پس از کلسيناسيون………………………………….97
شکل 3-37. نتايج EDXA براي فوتوکاتاليست Pcat(29)……………………………………………………………………..98
شکل 3-38. نتايج BET/BJH براي فوتوکاتاليست Pcat(29)………………………………………………………………98
شکل 3-39. طيف جذبي نانوذرات TiO2 و Pcat (29) ديسپرس شده در رزين اپوکسي………………………100
شکل 3-40. نماهايي از راکتور فوتوشيميايي طراحي شده جهت فرآيند گوگردزدايي…………………………..101
شکل 3-41. شمايي از دستگاه GC-MS………………………………………………………………………………………………..105
شکل 3-42. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 10……………………………………………106
شکل 3-43. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 50……………………………………………106
شکل 3-44. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 100…………………………………………107
شکل 3-45. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 200…………………………………………107
شکل 3-46. منحني کاليبراسيون دستگاه GC-MS……………………………………………………………………………..108
شکل 3-47. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (4-الف)…………………………………………………………….110
شکل 3-48. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (11-ب)……………………………………………………………112
شکل 3-49. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (15-ج)…………………………………………………………….114
شکل 3-50. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (18-د)……………………………………………………………..115
شکل 3-51. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (23-د)……………………………………………………………..117
شکل 3-52. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (26-د)……………………………………………………………..118
شکل 3-53. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (38-د)……………………………………………………………..122
شکل 3-54. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (40-د)……………………………………………………………..123
شکل 3-55. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (42-د)……………………………………………………………..124
شکل 3-56. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (48-ه)………………………………………………………………126
شکل 3-57. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (51-ه)……………………………………………………………..127
شکل 3-58. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (53-ه)……………………………………………………………..128
شکل 3-59. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (54-ه)……………………………………………………………..129
شکل 3-60. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (55-ه)……………………………………………………………..130
شکل 3-61. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (57-ه)………………………………………………………………131
شکل 3-62. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (61-ه)………………………………………………………………132
شکل 3-63. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (62-ه)………………………………………………………………133
شکل 3-64. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (63-ه)………………………………………………………………134
شکل 3-65. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (66-ز)………………………………………………………………135
شکل 3-66. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (68-ز)، بخش (I)……………………………………………..136
شکل 3-67. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمايش (68-ز)، بخش (II)……………………………………………137
شکل 4-1. تصاوير SEM براي نمونه‌هاي مختلف نانوزئوليت NaX……………………………………………………….144
شکل 4-2. ديفراکتوگرام XRD نانوزئوليت NaX به همراه انديس‌‌هاي ميلر هر پيک…………………………145
شکل 4-3. تصوير SEM نانوذرات زئوليت فوجاسيت NaX با بزرگ‌نمايي (nm) 500………………………..147
شکل 4-4. تصوير TEM نانوذرات زئوليت فوجاسيت NaX………………………………………………………………147
شکل 4-5. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(1) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………………148
شکل 4-6. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(2) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………………150
شکل 4-7. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(3) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………………151
شکل 4-8. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(5) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………………152
شکل 4-9. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(12) به همراه انديس‌هاي ميلر…………………………….153
شکل 4-10. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(14) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….154
شکل 4-11. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(16) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….155
شکل 4-12. تصوير SEM مربوط به فوتوکاتاليست Pcat(16)……………………………………………………………….156
شکل 4-13. طيف سنجي پاشندگي انرژي اشعه ايکس نانوذرات Pcat(16)………………………………………….157
شکل 4-14. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(19) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….158
شکل 4-15. تصوير SEM مربوط به فوتوکاتاليست Pcat(19)……………………………………………………………….159
شکل 4-16. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(23) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….160
شکل 4-17. تصوير SEM مربوط به فوتوکاتاليست Pcat(23)……………………………………………………………….161
شکل 4-18. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(24) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….162
شکل 4-19. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(25) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….163
شکل 4-20. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(26) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….164
شکل 4-21. تصوير SEM مربوط به فوتوکاتاليست Pcat(26)……………………………………………………………….165
شکل 4-22. طيف سنجي پاشندگي انرژي اشعه ايکس نانوذرات Pcat(26)………………………………………….166
شکل 4-23. ديفراکتوگرام XRD فوتوکاتاليست Pcat(29) به همراه انديس‌هاي ميلر………………………….167
شکل 4-24. تصوير FESEM مربوط به فوتوکاتاليست Pcat(29)………………………………………………………….168
شکل 4-25. طيف سنجي پاشندگي انرژي اشعه ايکس نانوذرات Pcat(29)………………………………………….169
شکل 4-26. شکل واقعي حلقه‌ي هيسترسيس نوع (D) و شکل شماتيک حفره‌ها……………………………….171
شکل 4-27. نتايج کمي آناليز GC-MS، نمونه‌ي قبل از فرآيند گوگردزدايي………………………………………205
شکل 4-28. نتايج کمي آناليز GC-MS، نمونه‌ي بعد از فرآيند گوگردزدايي……………………………………….206
شکل 4-29. کروماتوگرام حاصل از آناليز GC-MS، مربوط به نمونه بعد از گوگردزدايي……………………..207
شکل 4-30. نتايج Mass حاصل از آناليز نمونه‌ي مربوط به بعد از گوگردزدايي…………………………………..207
شکل 4-31. نتايج Mass حاصل از آناليز نمونه‌ي مربوط به بعد از گوگردزدايي…………………………………..208
شکل 4-32. نتايج Mass حاصل از آناليز نمونه‌ي مربوط به بعد از گوگردزدايي…………………………………..208
شکل 4-33. محصول توليد شده در نتيجه‌ي فرآيند تخريب فوتوکاتاليستي………………………………………..210
خلاصه فارسي
مطابق استانداردهاي جهاني، گوگرد موجود در سوخت‌هاي مورد استفاده در صنعت حمل و نقل به عنوان يكي از مهمترين صنايع آلايندگي بايد حدود ppmw10 كاهش يابد و اين در حالي است كه بسياري از پالايشگاه‌هاي دنيا، سوخت‌هايي با ميزان گوگرد بيش از ppmw1000 توليد مي‌كنند. يكي از روش‌هاي نوين و مقرون
به صرفه كاهش گوگرد از بين تمامي روش‌هاي موجود روش‌هاي اكسيداسيون فوتوكاتاليستي مي‌باشد.
در تحقيق حاضر، ‌30 نانوفوتوكاتاليست متفاوت با نسبت‌هاي بارگذاري و دوپينگ و همچنين با مقادير درصد وزني متفاوت از فلزهاي كروم، نقره، سريم‌، مس و نيكل دوپه شده، طراحي،‌ ساخته و با استفاده از تكنيك‌هاي مشخصه‌يابي XRD، XRF، FESEM، EDXA، TEM و BET/BJH مورد بررسي قرار گرفتند. پايه‌ي زئوليتي به كار رفته در ساخت اكثر فوتوكاتاليست‌ها، نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد كه به روش هيدروترمال سنتز شده است.
از بين تمام نانوفوتوكاتاليست‌هاي مورد استفاده در اين پروژه، فوتوكاتاليست با تركيب درصد 8% وزني نيكل دوپه شده در تيتانيوم دي اكسيد بر پايه‌ي نانوزئوليت NaX، تهيه شده به روش سل-ژل،‌ با ساختار كريستالي تتراگونال، به عنوان كاتاليست منتخب در فرآيند گوگردزدايي اكسايشي مدنظر در اين تحقيق تعيين گرديد. ميزان راندمان در آزمايش بهينه توسط كاتاليست مذكور و تحت تابش نور مرئي، 99/99% به دست آمد.
ميانگين سايز نانوذرات به دست آمده از روش دباي-شرر 95/50 نانومتر محاسبه گرديد كه در توافق خوبي با نتايج ميكروسكوپ الكتروني (36/50 نانومتر) مي باشد. ميزان كريستاليته‌ي اين كاتاليست طبق روش WAXS بالاي 95% و ميزان توزيع ذرات نيكل در سطح كاتاليست به صورت ميانگين 43/8% به دست آمد.
در آ‌زمايشات راكتوري گوگردزدايي فوتوكاتاليستي سوخت ديزل مدل كه شامل تركيب مقاوم دي بنزوتيوفن در حلال دكان (با ميزان ppmw100گوگرد) مي‌باشد،‌ در شرايط علمياتي ملايم و بدون حضور هيدروژن انجام و تأثير پارامترهاي عملياتي نظير جرم كاتاليست، مقدار اكسيدانت، نوع و ميزان تابش نور، ميزان دوپانت و نوع كاتاليست بر بازده فرآيند، مورد بررسي قرار گرفت. اندازه‌گيري غلظت‌هاي اوليه و نهايي گوگرد و نيز تعيين محصولات حاصل از تخريب، ‌توسط دستگاه كروماتوگرافي گازي-طيف سنجي جرمي (GC-MS) انجام شده است.
مدل‌هاي سينتيكي شبه مرتبه‌ي اول لاگرگرن و الوويچ و مدل شبه مرتبه‌ي دوم بلانچارد براي واكنش تخريب فوتوكاتاليستي گوگرد در فوتوراكتور طراحي شده با سيستم ناپيوسته،‌ مورد مطالعه قرار گرفت و درجه واكنش و ثابت سرعت تعيين شد. با توجه به بالاترين ضريب هم‌بستگي مشخص گرديد سينتيك واكنش از مدل شبه مرتبه‌ي اول پيروي و ثابت سرعت به دست آمده برابر با (gr(cat))/( mol(DBT).min) 048/0 مي‌باشد.
يك نمونه گازوئيل نيز در شرايط بهينه مورد آزمايش قرار گرفت نتايج حاكي از كارايي تكنيك گوگردزدايي روي نمونه‌ي واقعي مي‌باشد.
واژه‌هاي كليدي: فوتوكاتاليست، تيتانيوم‌دي‌اكسيد، نيكل، نانوزئوليت، گوگردزدايي،‌ ديزل،‌ دي‌بنزوتيوفن،
GC-MS.
1-1. نانو :
پسوند نانو به معناي يک ميلياردم (9-10) است. بنابراين فناوري‌ها و علوم نانو در حوزه‌هايي کار مي‌کنند که ابعاد آنها در محدوده‌ي نانومتر مي‌باشد.

1-1-1. علم نانو :
علم نانو مطالعه‌ي پديده‌ها و دستکاري مواد در مقياس اتمي و مولکولي مي‌باشد که در اين مقياس کوچک، خصوصيات مواد با ويژگي‌هايشان در مقياس بزرگ متفاوت است.
1-1-2. فناوري نانو :
فناوري نانو1 عبارت است از طراحي، شناسايي، توليد و کاربرد ساختارها، طرح‌ها و سامانه‌ها با استفاده از کنترل شکل و اندازه مواد در مقياس نانو. به عبارتي فناوري نانو توانايي توليد مواد، ابزارها و سيستم‌هاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولي و اتمي و استفاده از خواصي است که در آن سطوح ظاهر مي‌شود ]80[. فناوري نانو حوزه‌ايي جديد و مهم در علوم مختلف بوده و آخرين پيشرفت‌ها در اين حوزه سبب توليد مواد و تجهيزاتي با خصوصيات کاملاً جديد شده است ]35[. در واقع فناوري نانو يک رشته جديد نيست بلکه رويکردي است جديد در تمامي رشته‌ها که نويد بخش تغيير در جهت‌گيري توسعه فن‌آوري در گستره وسيعي از کاربردها مي‌باشد. نقش اين فناوري در آينده، بي شک تداعي کننده يک انقلاب نوين در دنياي صنعتي امروز مي‌باشد ]53[. کاهش اندازه ذره از مقياس ميکرومتر به نانومتر تغييرات اساسي در خواص مواد ايجاد کرده، به طوري که
نانو مواد کلوئيدي2 در مقايسه با مواد ميکرومتر مشابه، ويژگي‌هاي متفاوتي را در کاربردهايي نظير خواص مغناطيسي، نوري، الکتريکي و کاتاليستي از خود نشان مي‌دهند، از اين رو در سال‌هاي اخير توجه زيادي به سوسپانسيون‌هاي کلوئيدي زئوليت با اندازه ذرات کوچکتر از 200 نانومتر شده است ]23[.
1-2. مواد نانو ساختار :
موادي با ساختار بسيار ريز که در آنها اندازه‌ي فازها يا دانه‌ها در حد نانومتر است، تحت نام مواد نانو ساختار3 شناسايي مي شوند. در حال حاضر در يک تعريف کلي به هر ماده‌اي که داراي دانه‌ها، لايه‌ها و يا رشته‌هايي در مقياس نانومتر باشد، نانو ساختار مي گويند. به دليل اندازه بسيار کوچک اجزاي تشکيل دهنده‌ي ساختار و نسبت سطح به حجم زياد، اين مواد توجه و علاقه زيادي به سوي خود جلب نموده اند زيرا خواص منحصر به فرد مکانيکي، نوري، الکترونيکي و مغناطيسي از خود نشان مي‌دهند. از جمله مواد نانو ساختار مي توان به موارد زير اشاره نمود :
1- ذرات و پودرهايي با قطر کمتر از 100 نانومتر شامل نانو پودرهاي فلزي و سراميکي.
2- فيبرهايي با قطر کوچکتر از 100 نانومتر نظير نانو ميله‌ها4، نانو لوله‌ها5 و نانو فيبرها6.
3- لايه‌هايي با ضخامت کمتر از 100 نانومتر.
4- دانه‌هاي کوچکتر از 100 نانومتر نظير مواد نانوکريستالي7.
5- نانو کامپوزيت‌ها که شامل نانو کامپوزيت‌هاي زمينه فلزي، سراميکي، پليمري و مجموعه‌اي از موارد بالا را در بر مي‌گيرند.
1-3. کاتاليزور :
واژه كاتاليزور در سال 1836 براي اولين بار توسط برزيلوس8 به كار برده شد. كاتاليزور ماده‌ايي است كه معمولاً سرعت يك واكنش شيميايي را تغيير مي‌دهد. البته ذكر اين نكته ضروري است كه واكنش‌هايي را كه از نظر ترموديناميكي قابل انجام نيستند به كمك كاتاليزور نيز نمي‌توان انجام داد. استوالد9 اولين كسي بود كه اظهار داشت كاتاليزور سرعت يك واكنش را تغيير مي‌دهد اما بر موقعيت تعادل واكنش اثري ندارد، با توجه به اين مسأله كاتاليزور بايد سرعت رفت و برگشت يك واكنش را به يك اندازه تغيير دهد. در شكل (1-1)، مشاهده
مي‌شود كه انرژي فعال سازي با استفاده از كاتاليزور كاهش يافته است. كاتاليزورها بر دو نوع هستند :
كاتاليزور همگن كه در آن تمام واكنش در يك فاز انجام مي‌شود و كاتاليزور ناهمگن كه در آن واكنش در سطح مشترك بين دو فاز انجام مي‌گيرد به اين نوع كاتاليزور، كاتاليزور مجاورتي يا سطحي نيز مي‌گويند ]60[.
شكل (1-1)، مقايسه انرژي فعالسازي همراه/بدون كاتاليزور
1-3-1. نقش کاتاليست‌هاي نانو ساختار در حذف آلاينده‌هاي زيست محيطي :
مواد کاتاليستي جزء قديمي‌ترين مواد نانو ساختار به شمار مي‌روند که بسيار قبل‌تر از مطرح شدن علم و فناوري نانو شناخته شده‌اند. کاربرد کاتاليست‌ها در حوزه‌هاي گوناگوني مطرح مي‌باشد که يکي از کاربردهاي مهم آنها حذف آلاينده‌هاي زيست محيطي است. کاربرد موفق پروسه‌هاي کاتاليستي به مؤثر بودن کاتاليست بستگي دارد که خود متاثر از سه فاکتور فعاليت، گزينش و پايداري مي‌باشد ]9[. کاتاليست‌هاي پيشرفته امروزي در شکل مواد نانو کريستالي و نانو منفذي طراحي مي‌شوند. با کنترل دقيق اندازه کريستال، مساحت سطوح، مواد
تشکيل‌دهنده، انتشار اجزاء، ساختار و اندازه منافذ مي‌توان فعاليت، گزينش و پايداري اين کاتاليست‌ها را تا حد زيادي بهينه و آنها را تبديل به کاتاليست‌هايي مؤثر براي حذف آلاينده‌هاي زيست محيطي نمود [55 و80].
1-4. فرآيند سل-ژل در سنتز نانو فوتوکاتاليست‌ها :
سل-ژل را مي‌توان متداولترين روش توليد نانوذرات در فاز مايع دانست. دليل اين موضوع به سهولت روش، عدم نياز به تجهيزات ويژه و تنوع محصولات توليدي برمي‌گردد. در اين فرآيند، مواد اوليه‌ايي که براي رسوب‌دهي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، معمولاً به وسيله‌ي تعداد زيادي ليگاند (اجزاء فرعي که شامل فلز نيستند) احاطه شده‌اند[61]. سل10: عبارت است از مخلوط کلوئيدي که ذرات جامد به صورت معلق در مايع قرارگرفته‌اند. کلوئيد مخلوط معلقي است که در آن فاز توزيع شده بسيار کوچک (100-1 نانومتر) است. در اين شرايط نيروي موجود بين ذرات از نوع نيروهاي با برد کوتاه مانند نيروي جاذبه واندروالسي و بارهاي الکتريکي سطحي هستند. وجود اين نيروهاي ضعيف منجر به ايجاد حرکت براوني و تصادفي ذرات در محلول مي‌شود.
ژل11: ساختار پيوسته‌اي از مولکول‌هاي بزرگ آلي- فلزي است که حالت الاستيک دارد. معمولاً ژل، محصول واکنش هيدروليز است.
مراحل فرآيند سل- ژل :
– هيدروليز12و تراکم13 پيش ماده‌هاي مولکولي و تشکيل سل.
– ژل شدن14 (حالت واسطه سل-ژل).
– ماندگاري.15
– خشک شدن.



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید