طراحی، ساخت و شناسایی نانو نور کاتالیزگرهای متنوع بر پایه تیتانیا و کادمیم سولفید و کاربرد آنها در تبدیلات آلی
چکیده
هدف اصلی این رساله طراحی، ساخت، و شناسایی کاتالیزگرهای نوری نانوساختار بر پایه tio2 و بررسی کاربرد این دسته از مواد در انجام تبدیلات کاهشی تحت تابش نور مرئی می¬باشد. مطالعات انجام شده در این رساله در سه فصل تقسیم¬بندی شده است. در فصل اول، ضمن معرفی کلی نیمه¬رسانا و کاتالیزگر نوری بویژه تیتانیا و اهمیت واکنش¬های کاتالیز شده نوری از نظر مسأله انرژی و شیمی سبز پرداخته شده است. در ادامه فصل، تهیه کاتالیزگر نوری تیتانیای مزو حفره با استفاده از امواج فرا صوت مورد بررسی قرار گرفته است و شناسایی این ترکیب با روشهای مختلف مانند آنالیز تخلخل سنجی، پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری بحث شده است. در ادامه، فعالیت نوری تیتانیای مزو حفره تهیه شده در کاهش نوری ترکیبات نیترو تحت تابش نور led و خورشید مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه نشان داد کاتالیزگر در بازده و زمان مناسبی می¬تواند ترکیبات نیترو را به آمین مربوطه تبدیل کند. در بخش پایانی این فصل، فعالیت نور کاتالیزگری تیتانیای تجاری p25 در کاهش ترکیبات نیترو و همچنین تهیه تک ظرف آمیدها از ترکیبات نیترو و انیدریدها تحت تابش نور خورشید و led بررسی شده است. نتایج نشان می¬دهد، تیتانیا تجاری p25 می¬تواند بخوبی کاهش ترکیبات نیترو و تهیه تک ظرف آمیدها را تحت تابش نور مرئی فراهم سازد. در ابتدای فصل دوم، مقدمه¬ای کلی در مورد نانوذرات مغناطیسی و سپس مروری بر ساختارهای ارائه شده بر پایه نیمه¬رسانا و ذرات مغناطیسی در زمینه نور کاتالیزگری بیان شده است. در ادامه ساخت و شناسایی کاتالیزگرهای fe3o4/sio2/tio2, fe3o4/tio2 و fe3o4/c/tio2 مورد بررسی قرار گرفته است. برای قرار دادن تیتانیا بر سطح ذرات مغناطیسی از روش ساده عبور بخار آب استفاده شد. شناسایی کاتالیزگرها با روش¬های مختلف آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش اشعه ایکس، طیف تفرق اشعه ایکس، طیف سنجی فرابنفش-مرئی و سنجش مغناطیس اشباع انجام شده است. کاتالیزگرهای تهیه شده در کاهش ترکیبات نیترو مورد بررسی قرار گرفته شدند. نتایج نشان می¬دهد لایه کربنی بین تیتانیا و fe3o4 باعث افزایش چشم-گیری در فعالیت نوری در مقایسه با ساختارfe3o4/sio2/tio2 و fe3o4/tio2 می¬شود. ترکیبات نیتروآروماتیک تحت تابش نور led توسط کاتالیزگر نوری fe3o4/c/tio2 در بازده مناسبی به آمین مربوطه تبدیل شدند. این کاتالیزگر تا 5 مرتبه بدون کاهش در فعالیت بازیافت شده است. در بخش دیگر فصل دوم، در ابتدا به مقدمه¬ای در مورد تاثیر قرارگیری فلز بر سطح نیمه¬رسانا اشاره شده است. در ادامه قرارگیری نقره بر سطح fe3o4/tio2 بدون کلسینه، مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب fe3o4/tio2/ag در تهیه مستقیم ترکیبات کربونیل¬دار از اکسیم¬ها تحت تابش نور خورشید و led با انتخابگری و کارایی بالا فعالیت نشان دهد. این کاتالیزگر تا 5 مرتبه بدون کاهش در فعالیت بازیافت شده است. حضور ذرات مغناطیسی در کاتالیزگرهای تهیه شده امکان جداسازی آسان با آهن¬ربا را فراهم می¬سازد. در فصل سوم این رساله، در ابتدا مقدمه¬ای در مورد ساختارهای تلفیقی تیتانیا و کادمیم سولفید اشاره شده است. دربخش اول این فصل، تهیه و شناسایی نانوسیم کادمیم سولفید و بارگیری تیتانیا بر سطح آن مورد بحث قرار گرفته است. مطالعات نشان می¬دهد تلفیق تیتانیا و کادمیم¬سولفید در کنار هم شرایط بسیار خوبی را تحت شرایط نور مرئی در تهیه تک ظرف بنزایمیدازول و آمید از ترکیبات نیترو فراهم می¬سازد. در بخش دوم این فصل از نانوسیم کادمیم سولفید تهیه شده از تخریب حرارتی cddp تحت تابش نور خورشید در کاهش ترکیبات نیتروآروماتیک تحت تابش نور خورشید استفاده شد. و دنباله بحث، ترکیب fe3o4/cds تهیه شده با روش هیدروترمال در تخریب رنگ متیلن بلو تحت نور خورشید مورد بررسی قرار گرفته شد. جداسازی کاتالیزور به سادگی توسط آهن ربا صورت گرفت و برای 4 بار بازیافت مورد بررسی قرار گرفت.