Search In this Thesis
   Search In this Thesis  
العنوان
Synthesis and characterization of Hybrid
Nanocomposites as Photocatalyst for Wastewater
Decontamination /
المؤلف
Abd El Kreem, Reem Mohamed.
هيئة الاعداد
باحث / ريم محمد عبد الكريم محمد
مشرف / منى محمد عبد اللطيف محسن
مناقش / ميريام رافيلوفيتش
مناقش / حنان سيد عبد الرحمن ابراهيم
تاريخ النشر
2021.
عدد الصفحات
211 P. :
اللغة
الإنجليزية
الدرجة
الدكتوراه
التخصص
الفيزياء النووية والطاقة العالية
تاريخ الإجازة
1/1/2021
مكان الإجازة
جامعة عين شمس - كلية العلوم - قسم الفيزياء
الفهرس
Only 14 pages are availabe for public view

from 209

from 209

Abstract

في العمل الحالي ، تم تصنيع ZnO NRs و كذلك المركبات النانوية الهجينة CuS-ZnO و MoS2-ZnO باستخدام طريقة حرارية مائية بمساعدة الميكروويف كعملية تحضير خضراء مقارنة بالطريقة الحرارية المائية التقليدية. الهدف هو تحسين أداء المحفزات الضوئية ZnO NRs (PCs) لتكسير نفايات الأصباغ والأدوية ومبيدات الآفات المختلفة في الماء باستخدام أشعة الشمس المحاكاة (SL).
يتم استخدام المحفزات الضوئية المحضرة في تكسير أصباغ مختلفة وهي Rhodamine B (RhB) و methylene blue (MB) و Remazol (RR) Acid red (AR) .علاوة على ذلك ، بعض المركبات العضوية الصيدلانية مثل Cefotaxime, Meloxicam, Ciprofloxacin, Ceftriaxone, Ibuprofen, Trimethoprim, and sulfamethoxazole وكذلك مبيدات الآفات مثل 2,4,5-Trichlorophenyl acetic acid.
تتميز درجة التبلور وحجم البلورة والتوجه البلوري للمحفزات الضوئية المحضرة بتقنية حيود الأشعة السينية (XRD). تم فحص المجموعة الوظيفية الموجودة بواسطة مطياف الأشعة تحت الحمراء (FTIR). تم فحص التحليل العنصرى واالتشكل والبنية النانوية للعينات عن طريق التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) والفحص المجهري الإلكتروني (SEM) والمجهر الإلكتروني (TEM) على التوالي . تمت دراسة الخواص البصرية و فصل للحاملات المشحونة المولدة بواسطة التحليل الطيفي للانعكاس المنتشر للأشعة المرئية وفوق البنفسجية والوميض الضوئي على التوالي.
من مقارنة بيانات XRD لعينات ZnO-S1 و ZnO-S2 التي تم تحضيرها بواسطة طريقة التحضير التقليدية والميكروويف على التوالي ، وجد أن كلا العيّنتين تظهران بنية طور بلوري سداسي الشكل. تم حساب فجوات النطاق الخاصة بهم باستخدام القياسات الطيفية للأشعة فوق البنفسجية - DRS لتكون 3.1 و 2.96 الكترون فولت ، على التوالي. كشف طيف التلألؤ الضوئي لـ ZnO-S2 عن فصل مختلف ملحوظ للحاملات المشحونة المولدة مقارنة بـ ZnO-S1 وبالتالي تأخير كبير في إعادة التركيب الإلكتروني. من ناحية أخرى ، فإن معدل تحللها لـ MB هو 92٪ بعد 60 دقيقة وهو أعلى بكثير من (60%) (ZnO-S1). أكدت نتائج الخواص الحركية أن التحلل يمكن وصفه بالتفاعل من الدرجة الأولى مع معدل ثابت أعلى 3.5 مرة لـ (ZnO-S2) مقارنة بـ (ZnO-S1). أكدت جميع النتائج أن الطريقة الحرارية المائية بمساعدة الميكروويف هي عملية تحضير أكثر فاعلية وصديقة للبيئة من الطريقة الحرارية المائية لإنتاج ZnO . ظهر التحقيق في تأثير وقت تشعيع الميكروويف (MW) والنسب المولية للاملاح المستخدمة أن وقت التشعيع MW له التأثير الأكبر على تحسين التبلور وامتصاص الضوء إلى جانب تقليل فجوة النطاق فضلاً عن تعزيز كفاءة التكسير. النسبة المولية للاملاح المستخدمة لها تأثير طفيف على التبلور وفجوة النطاق. وفقًا لذلك اتضح أن الظروف المثلى يتم الحصول عليها من خلال عينة ZN5 PC وهي ذات أعلى درجة تبلور وامتصاص للضوء وكذلك بأقل فجوة نطاق.
لقد وجد أن أعلى تكسير للــ (MB) يتم الحصول عليه في الظروف المثلى البالغة 0.8 جم لكل لتر. لـ 20 جزء في المليون عند درجة الحموضة 9.5 لكفاءة تكسير كاملة خلال 60 دقيقة. اتضح أن جذور الهيدروكسيل(.OH) والأكسيد الفائق (O2.-) لها الدور الرئيسى فى عملية التكسير الضؤئى. أظهر ZN5 تحليلا كاملاً للصبغات المختلفة الأخرى: (RhB) ، Remazol red, Acid Red وخليط من (صبغات MB و (RhB تحت أشعة الشمس المحاكية بعد 90 دقيقة مما يشير إلى عدم انتقائية النشاط التحفيزي الضوئي لـ ZnO nanorods. وجد ان الادوية ومركبات المضادات الحيوية Cefotaxime, Meloxicam, Ibuprofen Ciprofloxacin, Ceftriaxone, Cefoperazone, وخليط من Ceftriaxone, Cefoperazone تم تكسيرهم تماما (100٪) باستخدام ZN5 بمساعدة الميكروويف بعد 90 دقيقة من التشعيع الخفيف مع إزالة كاملة لـ COD في غضون 150 دقيقة. وأظهرت النتيجة أن الأيونات غير العضوية تعيق التكسير الضوئي للأصباغ بالترتيب التالي: أيونات الفوسفات> أيونات الكلوريد> أيونات الكبريتات - أيونات النترات. بالإضافة إلى ذلك ، تم فحص تأثير استخدام حمض الهيوميك (HA) ، حيث يزيد ثابت معدل تكسير Cefoperazone من m-1 1.2x10-2 إلى m-1 1.5x10-2 ،m-1 ,4x10-2 m-1 6x10-2 مع إضافة 1 و 5 و 10 mg.L-1 من HAعلى التوالي. تم تحديد ثابت معدل التكسير الضوئي للــ MB في حالة عدم وجود HA ليكون 4 x 10-2 min-1 والذي ينخفض إلى 2.3x10-2 min-1 وmin -1 10-2 1.1x و 1x10-2 min-1 لـ HA 1 و 5 و 10 مجم / لتر على التوالي. يمكن أن نستنتج أن HA يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي أو سلبي على عملية التكسير الضوئي. كما تمت دراسة تأثير الملوحة على كفاءة التكسير الضوئي ، حيث تم التحقق من انخفاض معدل التكسير من 96٪ إلى 45٪ مع زيادة تركيز كلوريد الصوديوم إلى 100 جم / لتر. وجد أن تطبيق ZN5 في تنقية ملوثات المياة يتمتع باستقرار كبير وقابلية لإعادة الاستخدام مع تقليل تكلفة المعالجة والتأثير البيئي بنسبة 90٪.
تُظهر بيانات XRD للجسيمات النانوية CuS طور سداسي نقي مع تبلور عالي وحجم نانووى صغير يبلغ 2 نانومتر وهو ما أكدته نتائج SEM و TEM. لم يلاحظ أي زاوية حيود مميزة أخرى تقابل وجود النحاس في المركب النانوي الهجين CuS-ZnO. وجد أن التبلور وامتصاص الضوء وكذلك نشاط التكسير يزداد مع زيادة نسبة اكسيد النحاس إلى 3٪ ثم ينخفض مع زيادة أخرى. يقلل مركب النانو الهجين بنسبة 3 % CuS-ZnO من معدل إعادة تركيب ثقب الإلكترون مما يعزز فصلها. تقل فجوة النطاق من 2.96 لـ ZnO NRs إلى 2.9 مما يحسن امتصاص الضوء وتوليد زوج ثقب الإلكترون. تم حساب مساحة سطح ZnO NRs بـ-1 m2g124 والتي تزداد إلىm2g-1 150مع CuS-ZnO% 3يظهر تكسيرا كاملاً لصبغة MB بعد 45 دقيقة. يتم أيضًا تقييم نشاطه التحفيزي الضوئي من أجل تكسير الادوية مثل Ibuprofen, ceftriaxone, ciprofloxacin.
والمبيدات مثل 2,4,5-Trichlorophenyl acetic acid. أظهرت النتائج تحسناً في نشاط المركب النانوي الهجين 3 % CuS-ZnO مقارنة بالعناصر النانوية ZnO العارية مع عدم الانتقائية في تكسير الأصباغ المختلفة والادوية و المبيدات والتي أظهرت تكسيرا كاملاً وإزالتها لـ COD.
أظهر مركب النانو الهجين بنسبة 1 % MoS2-ZnO تحسنًا في التبلور وامتصاص الضوء وفصل زوج ثقب الإلكترون مقارنةً بـ ZnO NRS العاري. علاوة على ذلك تقل فجوة النطاق من 2.96 eV إلى eV 2.94 وتزداد مساحة السطح من m2g-1124 إلى 216 m2g-1 . وهكذا ، وجد أن مركب النانو الهجين يعمل على تحسين التكسير الكامل لصبغة MB و الادوية مثل SMX بعد 30 دقيقة مع عدم وجود انتقائية لتكسير الادوية المختلفة مثل trimethoprim, meloxicam.
في الختام ، تعتبر المركبات النانوية الهجينة CuS-ZnO و MoS2-ZnO وكذلك ZnO NRs مواد ضوئية واعدة وفعالة من حيث التكلفة تحت أشعة الشمس المحاكاة (SL) لإزالة التلوث من مياه الملوثة.