مشخصات پژوهش

عنوان	بهبود خواص نوری و عملکردی کامپوزیت های نانوساختار دیاتومه بنیان به منظور حذف فتوکاتالیستی علف کش پاراکوات از آب
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	پاراکوات، دیاتومه، تیتانیوم دی اکسید، تنگستن اکسید، اتصال ناهمگون
چکیده	پاراکوات یکی از متداولترین علف کش های مورد استفاده به منظور افزایش بهره وری محصولات کشاورزی از طریق جلوگیری از رشد علف های هرز می باشد. با این وجود، نفوذ پاراکوات به درون آب و خاک، مشکلات جدی زیست محیطی را سبب شده و لذا حذف مؤثرآن بسیار ضروری به نظر می رسد. در سال های اخیر فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی در حضور نیمه رسانای TiO2 به عنوان یک روش مؤثر و ارزان برای تخریب آلاینده های آلی، مورد توجه قرار گرفته است. بازترکیب سریع جفت های الکترون-حفره، ظرفیت جذب پایین، تمایل به انباشتگی نانوذرات و نیز بازیابی دشوار از دلایل اصلی کارآیی نه چندان مطلوب فتوکاتالیست TiO2 به شمار می روند. از جمله راهکارهای مؤثر به منظور غلبه بر این مشکلات، تثبیت نانوذرات نیمه رسانا روی یک پایه متخلخل و نیز تشکیل ساختار اتصال ناهمگون است. بدین منظور، WO3 با شکاف انرژی باریک و قدرت اکسیداسیون بالا، گزینه ای مطلوب برای تشکیل یک ساختار اتصال ناهمگون مناسب با تیتانیا می باشد. از طرفی، دیاتومه به عنوان یک ماده سیلیکایی متخلخل طبیعی به دلیل هزینه پایین، فراوانی ونیز ظرفیت جذب بالا، می تواند پایه مناسبی برای فتوکاتالیست باشد. در این پژوهش، اثر هم افزایی تشکیل ساختار اتصال ناهمگون TiO2-WO3 و حضور پایه متخلخل دیاتومه در تخریب نوری پاراکوات مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، اثر روش بارگذاری نیمه رساناها روی پایه دیاتومه، بکارگیری ترکیب درصدهای مختلف WO3 در ساختار فتوکاتالیست سه تایی اتصال ناهمگون و نیز نقش پارامترهای عملیاتی مؤثر در بازده فرآیند با استفاده از روش طراحی آزمایش مرکب مرکزی با چهار فاکتور در پنج سطح مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج، گویای اثربخشی حضور دیاتومه به عنوان پایه و همچنین نیمه رسانای WO3 در کنار تیتانیا برای تشکیل ساختار اتصال ناهمگون مناسب بر روی عملکرد نیمه رسانای TiO2 در فرآیند حذف فتوکاتالیستی پاراکوات می باشد. مطالعات نشان داد که روش سنتز رسوبی به دلیل بهبود خصوصیات فتوکاتالیستی مانند مورفولوژی یکنواخت، پراکندگی خوب سایت های فعال و برهمکنش قوی فلز-پایه، روش مناسبی برای سنتز ترکیب سه تایی TiO2-WO3/Diatomite می باشد. بکارگیری مقدار wt.% 5 از WO3 در ترکیب فتوکاتالیست سنتزی، بیشترین بازده را از خود نشان داد که این امر به دلیل پراکندگی و توزیع مطلوب ذرات، مورفولوژی یکنواخت، شکاف انرژی مناسب و سرعت پایین بازترکیب جفت های الکترون-حفره در این نمونه نسبت به سایر نمونه ها بودکه توسط آنالیزهای FESEM، EDX، UV-vis و PL نیز به اثبات رسید. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی مؤثر و تعاملاتشان روی پاسخ، می توان دریافت که حداکثر میزان حذف فتوکاتالیستی پاراکوات (1/97%) در شرایط بهینه pH برابر با 21/7، مقدار فتوکاتالیست g/L 38/1، ، غلظت آلاینده ppm 59/12 و مدت زمان min 78/121 به دست می آید. بعلاوه فتوکاتالیست بهینه پس از 5 مرحله استفاده مجدد، حداقل مقدار افت فعالیت را داشت که نشان از قابلیت استفاده مجدد این فتوکاتالیست می باشد.
پژوهشگران	مریم مرادی (دانشجو)، فرهاد رحمانی چیانه (استاد مشاور)، روجیار اکبری سنه (استاد راهنما)