بررسی تغییر نقص جای‌خالی اکسیژنی توسط عملیات احیا شیمیایی و تأثیر آن بر رفتار فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوششهای ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص تجاری

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی تغییر نقص جای‌خالی اکسیژنی توسط عملیات احیا شیمیایی و تأثیر آن بر رفتار فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوششهای ایجاد شده توسط اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی تیتانیم خالص تجاری

ارائه دهنده: Provider: رضا حسینی - رشته مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر آرش فتاح الحسینی

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر مینو کرباسی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر سعید عزیزیان، دکتر بهزاد کوزه‌گر کالجی، دکتر احمد کیوانی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: پنجم مهرماه 1402 ساعت 14

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر دانشکده فنی مهندسی

چکیده: Abstract: ایجاد مقادیر بهینه نقص‌ها در نیمه‌رسانا به‌عنوان مثال جای‌خالی اکسیژنی و گونه‌هایTi3+ می‌تواند فعالیت فتوکاتالیستی نیمه‌رسانا را بهبود بخشند. هدف از این پژوهش، توسعه پوشش‌های TiO2 حاوی مقادیر مختلف جای‌خالی اکسیژنی فعال تحت محدوده نور مرئی به‌منظور حذف آلاینده دارویی تتراسایکلین است. پوشش حاوی مقادیر مختلف جای‌خالی اکسیژنی از ترکیب فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) و پس عملیات احیا شیمیایی در دمای اتاق و شرایط هیدروترمال با استفاده از غلظت مختلف عامل احیا کننده NaOH بدست آمده است. جای‌خالی اکسیژنی سطحی بهعنوان تله حامل‌های بار در پوشش‌های PEO پس از عملیات احیا شیمیایی عمل می‌کند که با جداسازی جفت‌های الکترون-حفره و جلوگیری از بازترکیب سریع آن‌ها، به افزایش فعالیت فتوکاتالیستی کمک می‌کنند. هم‌چنین شکاف انرژی پایین برای پوشش‌های PEO پس از عملیات احیا شیمیایی را می‌توان به هم‌پوشانی سطوح انرژی میانی ناشی از جای‌خالی اکسیژنی با نوار رسانش توسط احیا شیمیایی NaOH روی پوشش PEO نسبت داد که منجر به جابه‌جایی نوار رسانش بهسمت پایین می‌شود. عملیات احیا شیمیایی در دمای اتاق نشان داد که ریزساختار و میزان فازهای بلوری موجود در پوشش (آناتاز و روتیل) تحت تأثیر این عملیات قرار نمی‌گیرند و صرفا با تغییر غلظت عامل احیاکننده مقادیر نقص‌های سطحی تغییر می‌کنند. این در حالی‌است که عملیات احیا شیمیایی هیدروترمال علاوه بر تغییر ریز ساختار (نانو صفحات) و افزایش میزان فاز روتیل و ایجاد فاز فتوکاتالیستی جدید Na2Ti3O7، سبب افزایش مقادیر جای‌خالی اکسیژنی ‌می‌شود. آزمایش‌های فتوکاتالیستی تخریب تتراسایکلین تحت تابش نور مرئی با استفاده از پوشش‌های بهینه تولید شده نشان داده‌اند که با افزایش غلظت NaOHبه میزان بهینه (مقدار نقص بهینه جای‌خالی اکسیژنی بهینه) در عملیات احیا شیمیایی در دمای اتاق می‌توان تا حد زیادی (41/3 برابر) فعالیت فتوکاتالیستی را افزایش داد. علاوه بر این ثابت نرخ تخریب فتوکاتالیستی تتراسایکلین توسط پوشش PEO پس از احیا شیمیایی هیدروترمال، 15/10 برابر بیش‌تر از پوشش PEO ساده شد. هم‌چنین بهمنظور بهبود و تسریع واکنش فتوکاتالیستی، تأثیر فعال‌سازی اکسنده پروکسی مونو سولفات (PMS) درحضور پوشش PEO ساده و پوشش حاوی مقدار نقص بهینه جای‌خالی اکسیژنی بر ثابت سرعت تخریب فتوکاتالیستی تتراسایکلین تحت نور مرئی مقایسه شد. پوشش بهینه با مقدار قابل توجهی جای‌خالی اکسیژنی، بهعنوان یک فتوکاتالیست و کاتالیست برای فعال‌سازی PMS عمل می‌کند و می‌توانند بهعنوان مکان‌هایی بهمنظور فعالسازی PMS عمل کنند که منجر به تخریب سریع تتراسایکلین می‌شود. علاوه بر این از به‌دام‌انداز‌های مناسب و آزمون طیف سنجی رزونانس اسپین الکترون (ESR) برای بررسی نقش گونه‌های مختلف دخیل در فرایند فتوکاتالیستی و جزئیات سازوکار فتوکاتالیستی مورد استفاده قرار گرفتند. هم‌چنین، محصولات میانی احتمالی تخریب فتوکاتالیستی تتراسایکلین به‌وسیله سیستم RT-2M-16h/PMS/Vis با روش LC-MS شناسایی شدند. در نهایت به منظور مقایسه با پوشش بهینه، رفتار فتوکاتالیستی پوششهای اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی TiO2 دارای نقص سطحی جای‌خالی اکسیژنی و Ti3+ (پوشش‌های TiO2-x) با استفاده از عوامل احیا کننده مختلف نیز بررسی شد.

فایل: ّFile: