سنتز نانوذرات كامپوزيتي هسته-پوسته TiO2@Sn(Sb)O2 به روش هم‌رسوبي شيميايي و پوشش‌دهي الكتروفورتيك آن‌ها بر روي زيرلايه تيتانيوم خالص تجاري براي اكسيداسيون الكتروكاتاليستي آلاينده‌هاي آلي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

آلودگي پسابهاي حاصل از صنايع رنگرزي و نساجي، صنايع دارويي، كودها و سموم كشاورزي، همواره يكي مشكلات جدي در زمينه محيط زيست است. در اين راستا يكي از راهكارهايي كه به طور موثر بهكار گرفته شده است، تصفيه پسابهاي آلوده توسط فرايندهاي اكسيداسيون پيشرفته است. پژوهشهاي متعددي در زمينه استفاده از ذرات 2Sn(Sb)O براي كاربرد اكسيداسيون الكتروكاتاليستي صورت گرفته است . با اين وجود، درصد بهينه افزودن ي آنتيموان متفاوت گزارش شده است. در اين پژوهش، ذرات 2Sn(Sb)O به روش سنتز حرارت ي توليد شد و مقدار بهينه آنتيموان 5 / 1 % مولي به دست آمد. در ادامه، تاثير ساختار كامپوزيتي هست ه-پوسته 2@Sn(Sb)O2TiO بر عملكرد الكتروكاتاليستي اين ذرات نسبت به ذرات 2Sn(Sb)O خالص بررسي شد. ذرات هسته-پوسته 2@Sn(Sb)O2TiO ، توسط روش همرسوبي شيميايي سنتز شدند. همچنين، از روش پوششدهي الكتروفورتيك براي رسوبدهي هر د و نوع ذرات سنتز شده، استفاده شد. سنتز موفقيتآميز اين ساختار، توسط بررس يهاي پراش پرتو ايكس، طي فسنجي تبديل فوريه فروسرخ و ميكروسكوپ الكتروني عبوري تأييد شد و پس از رسوب الكتروفورتيك ر وي زيرلايه تيتانيوم، از آناليزهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس، براي مشاهده سطح و سطح مقطع پوششها استفاده شد. به منظور ايجاد شرايط قابل مقايسه بين دو الكترود، ضخامت آنها در حدود 15 ميكرومتر تنظيم شد. خواص الكتروشيمياي ي الكترودها، با آزمايشهاي ولتامتري چرخهاي، طي ف سنجي امپدانس الكتروشيمياي ي و ولتامتري روبش خطي، در ي ك سلول سه الكترودي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج طيف سنج ي امپدانس الكتروشيميايي نشان داد كه رساناي ي الكتريك ي نانوذرات هسته-پوست ه @Sn(Sb)O₂2TiO ، در مقايسه با Sn(Sb)O₂ به طور قابل توجه ي افزايش يافت كه به تشكي ل پيوندهاي ناهمگون نسبت داده شد. پتانسي ل رهايش اكسيژن الكترود @Sn(Sb)O₂2TiO ، 67 / 2 ولت بود كه در مقاي سه با الكترود Sn(Sb)O₂ ( 87 / 2 ولت(، اندك ي كاهش يا فت. پوششهاي ساخته شده به عنوان آند براي تخريب الكتروكاتاليست ي متيلن بلو، به عنوان يك مدل رايج از آلايندههاي آلي، استفاده شدند. آزمونهاي الكتروكاتاليست ي در يك سلول دو الكترودي در محلولهاي 1 / 0 مولار سديم سولفات و 1 / 0 مولار پتاسيم كلريد به عنوان الكتروليتهاي پشتيبان، هر كدام حا وي 5 ميل يگرم در ليتر متيلن بلو، به عنوان يك رنگدانه آلاينده آل ي انجام شد و محلولها با طيف سنج ي مرئ ي-فرابنفش ارزياب ي شدند. نتايج بهدس تآمده نشان داد كه بازده الكتروكاتاليست ي الكترود Sn(Sb)O₂ در الكتروليتهاي سديم سولفات به 1 / 97% در مدت زمان 180 دقيقه و در الكتروليت پتاسيم كلريد 3 / 97 % در مدت زمان 60 دقيقه م يرسد. الكترود هست ه-پوست ه @Sn(Sb)O₂2TiO ، در الكتروليت سديم سولفات بازده تخريب 9 / 95 % در مدت زمان 120 دقيقه و در الكتروليت پتاسيم كلريد، 3 / 97 % در مدت زما ن 04 دقيقه نشان داد كه در مقايسه با الكترود Sn(Sb)O₂ ، يك افزايش 5 / 1 برابري مشاهده شد. هر دو الكترود، خواص الكتروكاتاليستي خود را طي پنج سيكل، بدون كاهش قابلتوجه ي حفظ كردند. در ادامه سينتيك فرايند تخريب الكتروكاتاليستي متيلن بلو در هر دو الكتروليت سديم سولفات و پتاسيم كلريد با ارزيابي الكتروليت در فواصل زماني مشخص بررسي شد. نتايج نشان م يدهد كه تمامي فرايندهاي الكتروكاتاليستي از سينتيك خطي مرتبه اول پيروي م يكنند. مقايسه نتايج اين پژوهش با كارهاي مشابه قبل ي، نشان داد كه كارايي بالايي در ارائه خواص اكسيداسيون الكتر وكاتاليست ي توسط الكترودهاي ساخته شده به دست آمد و در عين حال اين الكترودها، يك رويكرد مهندسي سطح از فرايندهاي در كاربردهاي الكتروكاتاليستي ارائه دادند.

236606

خوردگي و حفاظت مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان