پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش در ابتدا نانوذرات سیلیکا از پوسته برنج به عنوان یک منبع زیستی استخراج شدند. این نانوذرات سیلیکا متخلخل با اندازه میانگین 45 نانومتر به طور موفقیت آمیزی از طریق یک روش چند مرحله­ای از پوسته برنج تهیه و با دندریمر عامل‏دار شدند و به منظور حذف یون­های کادمیوم دوظرفیتی از محلول­های آبی مورد بررسی قرار گرفتند.
روش تحقیق: در ابتدا سدیم‏سیلیکات از پوسته برنج استخراج و به آن ستیل تری‏متیل آمونیوم برمید، هیدروکلریک اسید و استیک اسید اضافه شد و مخلوط حاصل تحت امواج فراصوت قرار گرفت. پس از واکنش هیدروترمال، نمونه‏های جمع آوری شده کلسینه و نانوذرات سیلیکا مورد نظر سنتز شدند. سپس نانوذرات سنتزی با مولکول‏های دندریمر عامل‏دار شدند. این نانوذرات با بکارگیری روش‏های مختلف همچون طیف‏‏سنجی مادون‏قرمز تبدیل‏فوریه، آزمون وزن سنجی حرارتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، اندازه­گیری سطح ویژه و توزیع اندازه ذرات شناسایی شدند. سپس اثر زمان بر عملکرد جاذب و تأثیرات مقادیر مختلف این نانوذرات سنتزی به عنوان جاذب در حذف یون‏های کادمیوم دوظرفیتی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر زمان تماس جاذب بر میزان جذب کادمیوم و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از جاذب نیز مورد بررسی قرار گرفتند.
نتایج اصلی: نتایج نشان می‏دهد که کاهش محسوسی در عملکرد و فعالیت این نانوجاذب در جذب یون‏های فلزی بعد از 6 بار بازیافت و استفاده مجدد مشاهده نشده است. عملکرد عالی این نانوجاذب در حذف یون‏های فلزی به دلیل تخلخل بالا، گروه‏های آمینی فعال سطحی و نسبت سطح به حجم بالاست.

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، نانوکامپوزیت­های مغناطیسی Fe₃O₄@SiO₂ عامل­دار شده با اتیلن دی­آمین تترااستیک اسید با ساختار هسته-پوسته به منظور حذف یون­های کادمیوم دوظرفیتی از محلول­های آبی سنتز شده و مورد بررسی قرار گرفتند.
روش تحقیق: در مرحله اول، نانوذرات کروی هسته-پوسته Fe₃O₄@SiO₂ با به کارگیری نانوذرات Fe₃O₄ به عنوان هسته، تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) به عنوان منبع سیلیکا و پلی وینیل الکل (PVA) به عنوان فعال­کننده سطحی سنتز شدند. سپس در مرحله بعدی، خصوصیات گروه­های عاملی سطحی، ساختار کریستالی، خواص مغناطیسی، اندازه و مورفولوژی سطحی این نانوذرات با به کارگیری طیف­سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه FT-IR))، پراش اشعه ایکس XRD))، میکرسکوپ الکترونی عبوری TEM))، میکرسکوپ الکترونی روبشی FE-SEM))، توزیع اندازه ذرات (DLS(، مغناطیس­سنج نمونه مرتعش (VSM) و اندازه­گیری سطح ویژه و تخلخل (BET) مورد بررسی، شناسایی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. به خاطر خصوصیات مغناطیسی جاذب، این نانوذرات قابلیت جداسازی ساده از مخلوط واکنش با به کارگیری یک مگنت مغناطیسی و استفاده مجدد در پنج چرخه متوالی بدون کاهش جدی در فعالیت را دارا می­باشد.
نتایج اصلی: به منظور بررسی طبیعت جاذب، آزمایش­های گوناگون همچون مقدار جاذب و زمان تماس بررسی و بهینه شدند. تأثیر مقادیر مختلف و زمان تماس جاذب به منظور حذف یون­های کادمیوم دوظرفیتی از محلول­های آبی، مقدار جذب ماکزیمم 94% را در دمای محیط نشان می­دهد. تمامی نتایج مطالعات نشان می­دهند که نانو کامپوزیت سنتزی Fe₃O₄@SiO₂-EDTA یک جاذب مؤثر، قابل بازیافت با عملکرد عالی برای حذف کادمیوم دوظرفیتی می­باشد. همچنین قابلیت بازیافت Fe₃O₄@SiO₂-EDTA به منظور حذف کاتیون دوظرفیتی برای چرخه های متوالی جذب-واجذب مورد بررسی قرار گرفت.

چکیده تبدیل گاز گلخانه­ای دی­اکسیدکربن به مواد شیمیایی با ارزش افزوده که به عنوان تکنولوژی سوخت‏های خورشیدی شناخته شده است به دلیل داشتن پتانسیل رفع همزمان مشکل گرمایش جهانی و محدودیت منابع انرژی، از آغاز قرن بیست ویکم توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در همین راستا، در پژوهش حاضر فوتوکاتالیست دی­اکسیدتیتانیوم (TiO₂) اصلاح شده با بیسموت و مس(CuBiT)، با استفاده از روش سل ژل و تلقیح مرطوب تهیه شده و به عنوان کاتالیزور در تبدیل فوتوکاتالیستی دی­­اکسیدکربن به متان تجدیدپذیر ارزیابی گردید. نتایج آنالیز­های پراش پرتو ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) صحت ساخت نانوذرات TiO₂ با اندازه کریستال­های حدود 20 نانومتر را تایید نمودند که با افزودن بیسموت به ساختار آن، اندازه ذرات کوچکتر شدند. همچنین، به کمک آنالیز­ های طیف سنجی انرژی پرتو ایکس (EDX) و آنالیز پراکندگی عناصر (Elemental mapping) مشخص شد که بیسموت و مس به طور یکنواخت در ساختار نانوذرات وارد شده­اند. آنالیز طیف سنجی بازتاب پخشی (DRS) نیز کوچکتر شدن گاف انرژی را در نمونه های حاوی بیسموت و مس نشان داد که موجب جذب نور در ناحیه مرئی می­شود. بعلاوه، نتایج آنالیز طیف سنجی فوتولومینسانس (PL) نیز کاهش چشمگیر نرخ بازترکیبی الکترون و حفره ها را در نانوکامپوزیت تهیه شده نشان می­دهد. نتایج آزمایش­های احیای دی­اکسیدکربن مشخص کرد که واردکردن 3 درصد وزنی بیسموت و 1.5 درصد وزنی از مس در ساختار TiO₂ میزان تولید متان را نسبت به TiO₂ خالص تا 6.3 برابر افزایش خواهد یافت. این فعالیت فوق­العاده در تولید متان را می­توان به توانایی ترکیبات بیسموت در جذب و فعال­سازی مولکول‏های دی­اکسیدکربن و جداشدن موثر حاملان بار که به وسیله مس ایجاد شده است، نسبت داد. مزید بر موارد مذکور، کوچک­تر شدن اندازه ذرات در کنار افزایش سطح ویژه کاتالیست نیز نقش مثبت قابل توجی در بهبود سرعت احیای دی­اکسیدکربن داشته است.