بررسی اثر ساختار پایه، ارتقاءدهنده و لیگاندهای آلی-فلزی بر عملکرد کاتالیزور تجزیه هیدروژن پراکسید

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی اثر ساختار پایه، ارتقاءدهنده و لیگاندهای آلی-فلزی بر عملکرد کاتالیزور تجزیه هیدروژن پراکسید

ارائه دهنده: Provider: فاطمه حسن پور

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر جواد صاین

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر جلال بصیری پارسا - دکتر شهرام شریف نیا - دکتر علیرضا بهرامیان

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: سه شنبه 18 مهر 1402 ساعت 10

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر پروفسور اردشیر خزایی

چکیده: Abstract: در این پایان نامه، نانوکاتالیزورهای منگنز اصلاح شده با ارتقاءدهنده عنصری سرب و پلاتین و لیگندهای آلی اکسیژن دهنده AcAc و H3BTC بر پایه مونولیت و آلومینای مزوحفره با هدف افزایش پایداری ساختاری و فعالیت کاتالیستی برای واکنش تجزیه هیدروژن پراکسید تهیه شدند. نانوکاتالیزورهای اکسید منگنز به روش هیدروترمال سنتز شدند. ابتدا نانوکاتالیزورهای xPb8Mn-WMon و xPt8Mn-WMon بر پایه مونولیت لایه نشانی شده (WMon) به منظور بررسی اثر ارتقاءدهنده های سرب و پلاتین و نسبت مولی ارتقاءدهنده به منگنز سنتز و سپس شناسایی با بکارگیری آنالیزهایی مختلف انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که اصلاح کاتالیزور منگنز با ارتقاءدهنده سرب و پلاتین سبب افزایش پراکندگی سطحی و نسبت فاز اکسید MnO2 بهMn2O3 سطح می شود. همچنین افزودن Pb2+ به کاتالیزور منگنز سبب افزایش فراوانی سطحی α-MnO2 و حفره اکسیژن و تشکیل فاز جدید PbxMn8O16 (کرونادیت) می شود. عملکرد کاتالیزوری نمونه های تهیه شده برای تجزیه هیدروژن پراکسید در واکنشگاه بسترثابت بچ بررسی شد. بیشینه فعالیت و پایداری کاتالیستی برای کاتالیزورهای حاوی 5/1 درصد سرب (1.5Pb8Mn-Wmon) و 7/0 درصد پلاتین (0.7Pt8Mn/Wmon) مشاهده شد. در ادامه به منظور انتخاب مناسب پایه کاتالیستی کروی با پایداری ساختاری و عملکردی مطلوب، تجزیه هیدروژن پراکسید با کمک نرم افزار متلب برای نانوکاتالیزور‌های کروی با اندازه حفره 2 تا nm 100 و میزان تخلخل 1/0 تا 7/0 در واکنشگاه کاتالیزوری پیوسته مدلسازی شد و اندازه قطر حفره و تخلخل بهینه گردید. پس از تهیه کاتالیزورها با پایه های بهینه انتخابی، نتایج مشخصه یابی نشان داد افزایش تخلخل سبب افزایش پراکندگی ذرات و فراوانی MnO2 سطح و کاهش مقاومت مکانیکی کاتالیزورها می شود. از سوی دیگر افزایش قطر حفرات سبب کاهش پراکندگی و فراوانی MnO2 سطح می گردد. بیشینه فعالیت و پایداری کاتالیستی مربوط به کاتالیزور 12Mn/Al5,0.4 با اندازه قطر حفره nm 5 و میزان تخلخل 4/0 بود. سپس اثر ارتقاءدهندگی لیگندهای آلی اکسیژن دهنده بر این کاتالیزور بررسی شد. مشخصه یابی به روش مشابه برای کاتالیزورهای جدید نیز انجام شد. آزمون های مشخصه یابی نشان داد حضور لیگندهای اکسیژن دهنده در ساختار کاتالیزور منگنز سبب افزایش مساحت سطح ویژه، پراکندگی ذرات منگنز و فراوانی حفره اکسیژن و کاهش سطح کریستالیته می شود. بیشینه فعالیت کاتالیزوری مربوط به 12Mn-BTCarg/Al5,0.4کلسینه شده در جو آرگون بود. فعالیت کاتالیزورهای بهینه هر بخش در فعالسازی هیدروژن پراکسید برای حذف داروی آزیتروماسین در محلول آبی بررسی شد. بیشینه حذف این آلاینده به میزان 3/99% با کاتالیزور 12Mn-BTCarg/Al5,0.4 در شرایط عملیاتی بهینه غلظت اولیه آزیترومایسین، هیدروژن پراکسید و کاتالیزور به ترتیب برابر با 02/0، 1 و g.L‒1 ۶ و نیز 5pH= مشاهده شده است. واکنش حذف کاتالیزوری آزیترومایسین از مدل سینتیکی شبه درجه اول پیروی می کرد.