فرهاد رحمانی چیانه

هدف از این پژوهش، سنتز نانو چندسازه TiO2(10)/MCM-41 به روش هیدروترمال-تلقیح و مقایسه عملکرد آن با نانوذره های TiO2 خالص برای بررسی نقش پایه سیلیکایی در حذف آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین می‌باشد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیزگرهای نوری سنتز شده با استفاده از آنالیزهایXRD ، FESEM،EDX ، PL،DRS و جذب-واجذب نیتروژن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیزهای XRD و EDX بیانگر سنتز موفقیت آمیز نانو چندسازه TiO2/MCM-41 بود. تصاویر FESEM و EDX وجود ذرات کوچک سطحی در مقیاس نانومتری با توزیع اندازه و پراکندگی یکنواخت در نمونه TiO2/MCM-41 را نشان دادند. بعلاوه، تصاویر FESEM نشان دادند که با تثبیت نانوذرات، اندازه آن‌هاکاهش می یابد و از تشکیل کلوخه ها جلوگیری می شود. آنالیزهای PL و DRS تأیید کردند که تثبیت نانوذره های TiO2 بر روی MCM-41 به ترتیب باعث کاهش بازترکیب حامل‌های بار و اندازه نانوذرات سطحی می‌گردد. آنالیز جذب-واجذب نیتروژن نیز نشان داد که نانو چندسازه سنتز شده دارای سطح ویژه‌ بالا (m2/g 972) می‌باشد. بر اساس نتایج عملکرد راکتوری، درصد تخریب تتراسایکلین توسط نمونه TiO2(10)/MCM-41، 7/67% بیشتر از نانوذره های TiO2 می‌باشد. این افزایش راندمان به دلیل ساختار کریستالی مناسب TiO2، اندازه کوچکتر و توزیع یکنواخت نانوذره های TiO2، سطح ویژه زیاد، کاهش بازترکیب حامل‌های بار و جلوگیری از توده‌ای شدن کاتالیزگر نوری در اثر حضور MCM-41 می‌باشد. مطالعات سینتیکی نیز بیانگر سرعت تخریب بیشتر آلاینده توسط نانوذرات تثبیت شده و تبعیت نتایج از واکنش درجه دوم بود. همچنین، در شرایط عملیاتی غلظت تتراسایکلین برابر با 20 میلی‌گرم بر لیتر، مقدار کاتالیزگر برابر با 5/1 گرم بر لیتر و زمان دو ساعت میزان تخریب 68 درصد بدست آمد. فعالیت نسبتاً بالا و بدون تغییر بعد از چرخه اول استفاده مجدد به جداسازی مطلوب و درنتیجه، قابلیت استفاده مجدد مناسب TiO2(10)/MCM-41 اشاره دارد. به این ترتیب می توان نتیجه گرفت که تثبیت TiO2 روی پایه MCM-41 علاوه بر جداسازی راحت تر و بهتر، منجر به بهبود خواص نوری و ساختاری و در نهایت، افزایش کارآیی کاتالیزگر نوری سنتز شده می گردد.