متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :شیمی

عنوان : استفاده از مزوپروسSnO2/Al-MCM-41 تحت تابش نور مریی وماوراء بنفش برای تجزیه نوری رنگدانه متیلن بلو

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شاهرود

 

دانشکده علوم پایه،گروه شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد


عنوان:

استفاده از مزوپروسSnO2/Al-MCM-41 تحت تابش نور مریی وماوراء بنفش برای تجزیه نوری رنگدانه متیلن بلو

 

استاد راهنما:

دکتر مجید مظفری

 

استاد مشاور :

دکتر جعفر ابولی

 

زمستان 1391

 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                           صفحه

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

فصل اول:  مقدمه ای بر نانوتکنولوژی

1-1-نانو چیست…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5

1-2- فناوری نانو چیست…………………………………………………………………………………………………………………………….. 8

1-3-گذر از میکرو ذرات با نانو ذرات……………………………………………………………………………………………………………. 10

1-4- نانو تکنولوژی……………………………………………………………………………………………………………………………………. 12

1-5- نانو مواد…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 13

1-6-خطرات نانو مواد…………………………………………………………………………………………………………………………………. 14

1-7-خواص و کاربردهای نانو مواد……………………………………………………………………………………………………………… 15

1-8- مراحل اثرگذاري نانوذرات بر سلامتي…………………………………………………………………………………………………. 16

1-9- برخي راه‌هاي كنترل اثرات مضرنانوذرات……………………………………………………………………………………………. 17

1-10- فوتوکاتالیست­ چیست……………………………………………………………………………………………………………………… 17

1-11-اصولو فرایند فوتوکاتالیستی……………………………………………………………………………………………………………… 18

1-12-کاتالیزور چیست………………………………………………………………………………………………………………………………. 19

1-13- مفهوم فوتوکاتالیست ها و نحوۀ عملکرد آنها……………………………………………………………………………………. 20

114–  کاربردها و برخی از خواص فتوکاتالیست­ها……………………………………………………………………………………… 21

فصل دوم:   نانو کامپوزیت ها

2-1- نانو کامپوزیت چیست………………………………………………………………………………………………………………………… 24

2-2- شیمی و فناورینانو……………………………………………………………………………………………………………………………… 25

2-3- روش­های ساخت نانو………………………………………………………………………………………………………………………… 26

2-3-1- روش­های مکانیکی………………………………………………………………………………………………………………………. 28

2-3-2- روش فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………………. 28

2-3-3- روش هیدروترمال و سولوترمال…………………………………………………………………………………………………….. 28

2-3-4-روش رسوبگذاری  ………………………………………………………………………………………………………………………… 30

2-3-5-  روش سل- ژل  ………………………………………………………………………………………………………………………… 30

2-4- روش های اندازه گیری خواص………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-5-  روش­های میکروسکوپی…………………………………………………………………………………………………………………… 35

2-5-1- میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)………………………………………………………………………………………….. 36

2-5-2- میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)                                                                               37

2-5-3-روش پراش اشعه ایکس(XRD)…………………………………………………………………………………………………… 38

2-5-4-روش­های طیف سنجی (اسپکتروفتومتر)…………………………………………………………………………………………. 40

فصل سوم:آزمایشات

3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 43

3-2- دستگاه‌هاي مورد استفاده براي شناسايي نانوذرات………………………………………………………………………………. 43

3-2-1- دستگاه پراش اشعة ايكس (XRD)……………………………………………………………………………………………… 43

3-2-2- دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)…………………………………………………………………………….. 44

3-2-3- دستگاه ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)…………………………………………………………………………….. 44

3-2-4- دستگاه اسپكتروفتومتري مرئي- فرابنفش (UV-Vis)………………………………………………………………….. 44

3-3- مواد اوليه………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

3-4-معرفی نانو ذرات دی اکسید قلع(SnO2)…………………………………………………………………………………………….. 45

3-5-کاربرد دی اکسید قلع(SnO2)…………………………………………………………………………………………………………… 45

3-6-تهیه نانو کامپوزیت SnO2…………………………………………………………………………………………………………………. 46

3-7-بررسی مورفولوژی نانو ذراتSnO2توسط SEM………………………………………………………………………………… 46

3-8- بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذرات SnO2………………………………………………………………………… 46

3-9–تجزیه عنصری ( )نانوذرات SnO2………………………………………………………………………………………… 47

3-10-تهیه نانو کامپوزیتAl-MCM-41…………………………………………………………………………………………………… 49

3-12-بررسی پراش اشعه ایکس نانو ذرات Al-MCM-41………………………………………………………………………… 50

3-12-2- بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتAl-MCM-41با نسبت Si/Al 75………………………. 51

3-12-3- بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتAl-MCM-41با نسبت Si/Al 100…………………….. 52

3-12-4- بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتAl-MCM-41 با نسبت Si/Al 150…………………… 53

3-13- بررسی مورفولوژی نانو ذرات Al-MCM-41توسط ……………………………………………………………. 54

3-13-1- بررسی مورفولوژی نمونه  Al-MCM-41با نسبت Si/Al 25توسط ……………………………….. 54

3-13-2 بررسی مورفولوژی نمونه  Al-MCM-41با نسبت Si/Al 75توسط …………………………………. 54

3-13-3-بررسی مورفولوژی نمونه  Al-MCM-4با نسبت Si/Al 150توسط ……………………………. 55

3-14-تهیه نانو کامپوزیت SnO2/Al-MCM-41 در محیط اسیدی…………………………………………………………… 55

3-15- بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتSnO2/Al-MCM-41…………………………………………….. 56

3-16- بررسی مورفولوژی نانو ذرات SnO2/Al-MCM-41در محیط اسیدی توسط …………………….. 57

3-17-تجزیه عنصری ( )نانوذرات/Al-MCM-41SnO2 در محیط اسیدی……………………………………… 58

3-18- بررسی مورفولوژی نانو ذرات SnO2/Al-MCM-41توسط TEM………………………………………………….. 59

3-19-تهیه نانو کامپوزیت SnO2/Al-MCM-41 در محیط بازی………………………………………………………………. 59

3-20- بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتSnO2/Al-MCM-41 ……………………………………………. 60

3-21- بررسی مورفولوژی نانو ذرات SnO2/Al-MCM-41در محیط بازی توسط ………………………… 61

3-22-تجزیه عنصری ( )نانوذرات/Al-MCM-41SnO2در محیط بازی………………………………………….. 62

3-23-بررسی خاصیت فوتوکاتالیستی نانو کامپوزیت SnO2/Al-MCM-41……………………………………………… 63

3-24- اندازه گیری فعالیت فتوکاتالیستی……………………………………………………………………………………………………. 63

3-25- فعالیت فتوکاتالیستی نانو کامپوزیتSnO2/Al-MCM-41تحت تابش امواج ماورای ……………………… 63

3-26- تعیین ثابت سرعت واکنش های فتوکاتالیستی………………………………………………………………………………… 65

فصل چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادات

4-1- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………. 67

4-2- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………… 68

فهرست منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 69

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 71

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                           صفحه

جدول (1-1). برخی از رویدادهای مهم تاریخی در فناوری و علوم نانو………………………………………………………….. 8

جدول (1-2). برخی کاربرد های فعلی و آینده موادنانو………………………………………………………………………………. 14

جدول (3-1).  مواد اوليه مصرفي……………………………………………………………………………………………………………… 44

جدول (3-2). ثابتهای سرعت تجزیه نوری متیلن بلو بوسیله نانو کامپوزیت …SnO2/Al-MCM-41……….. 65

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                           صفحه

شکل (1-1). مقایسه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

شکل (1-2). مراحل مختلف آلوده­سازي بدن توسط نانوموا…………………………………………………………………………… 16

شکل(1-3). شماتیکی ازفرایند تجزیه موادآلی به …………………………………………………………………………. 18

شکل(1-4). طرح شماتیکی از خواص فتوکاتالیست­ها…………………………………………………………………………………… 21

شکل(2-1). طرح شماتیکی از روش بالا به پایین و روش پایین به بالا…………………………………………………………. 27

شکل(2-2). طرح شماتیکی از خلاصه­ی فرایند سل- ژل…………………………………………………………………………….. 33

شکل(2-3). الکترونی شماتیکی از میکروسکوپ روبشی ……………………………………………………………………. 36

شکل(2-4).شماتیکی ازمیکروسکوپ الکترونی عبوری ………………………………………………………………………… 38

شکل(2-5). طرح پراش اشعه ایکس……………………………………………………………………………………………………………. 39

شکل(2-6) پهنای پیک در نصف ارتفاع……………………………………………………………………………………………………….. 39

شکل (3-1). تصویری از نانو ذره SnO2را که از طریق میکروسکوپ الکترونی SEM………………………………… 46

شکل(3-2). پراش اشعه ایکس نانو ذرات  SnO2……………………………………………………………………………………….. 47

شکل(3-3). تجزیه عنصری نمونه SnO2……………………………………………………………………………………………………. 48

شکل(3-7). بررسی پراش اشعه ایکس (XRD)نانو ذرات Al-MCM-41(Si/Al25)………………………………… 50

شکل(3-8). بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتAl-MCM-41با نسبت Si/Al 75……………………… 51

شکل(3-9). بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتAl-MCM-41 با نسبت Si/Al 100………………….. 52

شکل(3-10).بررسی پراش اشعه ایکس( ) نانو ذراتAl-MCM-41با نسبت Si/Al 150………………….. 53

شکل(3-11). تصاویری از  را برای نمونه Al-MCM-41با نسبت Si/Al 25……………………………………. 54

شکل(3-12). تصاویری از  را برای نمونه Al-MCM-41بانسبت Si/Al 75…………………………………….. 54

شکل(3-13). تصاویری از  را برای نمونه Al-MCM-41با نسبت   Si/Al 150………………………………. 55

شکل(3-14). بررسی پراش اشعه ایکس نانو ذراتSnO2/Al-MCM-41 …………………………………………………. 56

شکل(3-15). بررسیمورفولوژی نانو ذرات SnO2/Al-MCM-41در محیط اسیدی توسط ………………. 57

شکل(3-16). تجزیه عنصری نمونه نانوذرات/Al-MCM-41SnO2 در محیط اسیدی…………………………………. 58

شکل(3-17). بررسی مورفولوژی نانو ذرات SnO2/Al-MCM-41توسط TEM…………………………………………. 59

شکل(3-18). پراش اشعه ایکس نانو ذراتSnO2/Al-MCM-41 با نسبت Si/Al 150 در محیط بازی………. 60

شکل(3-19). بررسی مورفولوژی نانو ذرات SnO2/Al-MCM-41در محیط بازی توسط ……………….. 61

شکل(3-20). تجزیه عنصری نمونه نانوذرات/Al-MCM-41SnO2در محیط بازی……………………………………… 62

شکل(3-21). تجزیه نوری متیلن بلو بوسیله نمونه های(a)Al-MCM-41…………………………………………………… 64

 

چکیده

طبق گزارشات به عمل آمده فوتوکاتالیست های ناهمگن برای تجزیه نوری ترکیبات آلاینده مناسب هستند .بسیاری از اکسیدهای فلزی نیمه رسانا نظیر :TiO2,SnO2, ZnO2وغیره بعنوان فوتوکاتالیست در واکنش های شکست آب ,سنتز ترکیبات آلی وحذف آلودگی پسابها می توانند بکار گرفته شوند .در این پروژه ما با بهره گرفتن از روش هیدروترمال مزوپروس AL-MCM-41را از درصد های مختلف آلومنیوم سنتز کرده ونانو ذرات SnO2 را بر روی مزوپروس نشانده و خاصیت فوتوکاتالیستی آن را بررسی نموده ایم .

برای بررسی مورفولوژی و اندازه نانو کامپوزیتهای بدست آمده از تکنیک پراش اشعه ایکس (XRD),دستگاه FTIR ,میکروسکوپ الکترونی روبشی ,(SEM) میکروسکوپ الکترونی عبوری    استفاده شد .

فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت SnO2/Al-MCM-41در دو محیط بازی و اسیدی بوسیله متیلن بلو به عنوان یک مدل آلودگی آلی وتحت تابش نور لامپ جیوه فشار بالا به عنوان منبع نور ماوراء بنفش انجام شد .نانو کامپوزیت SnO2/Al-MCM-41در محیط اسیدی تحت تابش نور ماوراء بنفش بیشترین ثابت سرعت 0.049بردقیقه رانشان میدهد.

مقدمه:

یکی از زمینه های رو به رشد در حیطه نانو مواد توسعه روشهای تولید نانو ذرات و در نهایت صنعتی کردن آن است در نانو ذرات و به طور کلی در نانو ساختار ها, ریز بودن اندازه ذرات در مقیاس نانو خواص منحصر به فردی اعم از خواص الکترونیکی, الکتریکی اپتیکی و…..ایجاد می کند.,اگر چه امروزه تعیین دقیق این گازها توسط دستگاههای آنالیز مانند کروماتوگرافی گازی ,اسپکتروسکپی جرمی و مادون قرمز میسر است اما این دستگاهها گرانقیمت وپیچیده هستند و کارکردن با آنها نیازمند به مهارتهای خاصی است.از این سنسور های گازی به لحاظ سادگی حجم کم وحساسیت بالا می توانند جایگزین مناسبی برای سیستم های فوق باشند.تخریب آلاینده­های آلی به علت افزایش آلودگی محیط زیست در سال­های اخیر موجب شده است که فتوکاتالیست جهت درک علمی و کاربردهای بالقوه، به طور گسترده مورد توجه قرار گیرد. فتوکاتالیستSnO2 به علت پایداری فتوشیمیایی عالی، هزینه پایین و غیر سمی بودن، در پاکسازی محیط زیست از طریق تخریب آلاینده­های آلی و تولید هیدروژن از طریق شکافتن آب کاربرد گسترده­ای دارد . از انجایی که نیمه رساناهای فوتوکاتالیستی در دو دهه گذشته جاذبه های زیادی را در حذف آلودگی ها در محیط زیست ایجاد نموده اند . لذا در این تحقیق سعی می شود نانو کامپوزیت SnO2/Al-MCM-41را  سنتز و خواص فوتوکاتالیستی آن را در رفع آلاینده ها بررسی نماییم. [7،6،5،4،3،2،1].

تاريخچه ي نانو تکنولوژي در دنيا

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده موادبه كاربرد.

با تحقيقات و آزمايش هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك ها و لپتون ها تشكيل شده اند. با اين حال اين كشف ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زيادمهم نیست.

نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست ها شيشه گران قرون وسطايي بوده اند كه از قالب هاي قديمي) (Medieal forges براي شكل دادن شيشه هايشان استفاده مي كرده اند. البته اين شيشه گران نمي دانستند كه چرا با اضافه كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير  ميكند. در آن زمان براي ساخت شيشه هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي شده است و با اين كار شيشه هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي آمده است. اين قبيل شيشه ها هم اكنون در بين شيشه هاي بسيار قديمي يافت مي شوند. رنگ به وجودآمده در اين شيشه ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي باشند.

در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان (قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد.  نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي شود آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز 007(nm) دارد.که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گذشته است. اخیراً در عملیات باستان شناسی کشف شده که برخی از سرامیک­های لعاب­دار دوره­ی خلفای عباسی دارای طرحی بسیار پیچیده هستند و چندین رنگ و تلالو رنگین کمانی را از خود نشان می­دهند. تعدادی از این کاشی­ها در برخی مساجد کشور تونس به کار برده شده است. وقتی نور سفید به این سرامیک­ها برخورد می­کند، بسته به زاویه تابش رنگ لعاب عوض می­شود (مانند بال پروانه یا رنگ روی لوح­های فشرده). این جلوه­ها از کنار هم قرار گرفتن تناوبی نانو ذرات که هر ذره خواص نوری منحصر به فردی دارد، به وجود می­آید. [9،8].

تعداد صفحه : 85

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :