شماره مدرك
20958
شماره راهنما
18000
پديد آورنده
عالي، بنفشه
عنوان
سنتز و مشخصه يابي نانوكامپوزيت ايروژل گرافن اكسيد - نيكل فريت و بررسي كاربرد آن در حذف سرب از آب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
شيمي معدني
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
چهارده، 69ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
ايروژل هاي گرافن اكسيد , سنتز هيدروترمال , سنتز با كمك ريزموج , نانوكامپوزيت هاي مزومتخلخل , حذف سرب
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/05
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/12/09
كد ايرانداك
23156681
چكيده فارسي
در اين پژوهش، ابتدا نانوذره¬هاي نيكل فريت با ساختار اسپينلي به روش سنتز تحت تابش ريزموج تهيه شدند. اين روش بهدليل فراهم كردن گرمايش يكنواخت و سرعت بالاي انجام واكنش، موجب توليد ذره¬هايي با اندازه يكنواخت و خواص ساختاري مطلوب شد. بررسيهاي ميكروسكوپي نشان داد كه نانوذره¬هاي سنتز شده داراي توزيع يكنواخت عناصر بوده و ميانگين اندازه ذره آنها حدود 50 نانومتر است. در ادامه، بهمنظور ارتقاء ويژگيهاي ساختاري، سطحي و عملكردي، نانوذره¬هاي نيكل فريت در بستر اكسيد گرافن بهطور همگن پراكنده شدند. سپس نانوكامپوزيت ايروژل اكسيد گرافن–نيكل فريت با استفاده از روش هيدروترمال تهيه گرديد؛ روشي كه با ايجاد شرايط كنترلشده، امكان تشكيل شبكهاي سهبعدي با تخلخل بالا و پايداري ساختاري مناسب را فراهم ميآورد. نتايج حاصل از مدل BET چندنقطهاي نشان داد كه سطح ويژه نانوكامپوزيت معادل 31/63 متر مربع بر گرم است. ايزوترم جذب و واجذب نيتروژن حاكي از وجود ساختار مزومتخلخل با جذب چندلايه در مزوحفرههاي بطريشكل، متراكم، پيوسته و باز بود كه اين ويژگي ميتواند انتقال جرم و نفوذ يونهاي فلزي را تسهيل كند. الگوي پراش پرتو ايكس نيز نشان داد كه نانوذره¬هاي نيكل فريت بهطور كامل درون شبكه گرافني تثبيت شدهاند و ساختاري يكنواخت، متخلخل و بلوري تشكيل شده است. علاوه بر اين، افزايش درصد نانوذره¬ها نيكل فريت در بستر گرافني، ضمن بهبود درجه بلورينگي، باعث افزايش بازه مغناطش اشباع نمونهها شد كه ميتواند در فرايند جداسازي مغناطيسي جاذب نقش مؤثري ايفا كند. بررسي عملكرد جذب نشان داد كه ايروژل سنتز شده توانايي بالايي در حذف يونهاي فلزي از محلولهاي آبي دارد. به منظور بررسي پارامترهاي جذب مدل¬هاي مختلفي روي داده هاي تجربي اعمال شد كه تحليل ايزوترمها نشان داد كه مدل سيپس با بيشترين ضريب تعيين، مناسبترين توصيف را از رفتار جذب ارائه ميدهد همچن ينبيشينه ظرفيت جذب تجربي برابر با 8/306 ميلي¬گرم بر گرم در غلظت تعادلي 3/123 ميلي¬گرم بر ليتر به دست آمد. چنين ويژگيهايي اين نانوكامپوزيت را به گزينهاي اميدبخش براي كاربرد در تصفيه و بهبود كيفيت آب در مقياس آزمايشگاهي و صنعتي تبديل ميكند.
چكيده انگليسي
In this study, spinel-structured nickel ferrite nanoparticles were first synthesized via a microwave-assisted method. Owing to the uniform heating and rapid reaction kinetics provided by this approach, nanoparticles with homogeneous size distribution and desirable structural properties were obtained. Microscopic analyses revealed a uniform elemental distribution within the synthesized nanoparticles, with an average particle size of approximately 50 nm. Subsequently, in order to enhance the structural, surface, and functional properties, the nickel ferrite nanoparticles were homogeneously dispersed within a graphene oxide matrix. The graphene oxide–nickel ferrite aerogel nanocomposite was then fabricated using a hydrothermal method. This technique, by establishing controlled reaction conditions, enabled the formation of a three-dimensional network with high porosity and suitable structural stability. The results obtained from the multi-point BET model indicated that the specific surface area of the nanocomposite was 31.63 m² g⁻¹. Nitrogen adsorption–desorption isotherms confirmed the presence of a mesoporous structure with multilayer adsorption occurring in bottle-shaped, compact, interconnected, and open mesopores, a feature that can facilitate mass transfer and enhance the diffusion of metal ions. X-ray diffraction patterns further demonstrated that the nickel ferrite nanoparticles were successfully immobilized within the graphene framework, forming a uniform, porous, and crystalline structure. Moreover, increasing the weight percentage of nickel ferrite nanoparticles within the graphene matrix not only improved the degree of crystallinity but also led to an enhancement in the saturation magnetization of the samples, which can play a significant role in the magnetic separation of the adsorbent. Adsorption performance evaluation showed that the synthesized aerogel exhibited a high capacity for the removal of metal ions from aqueous solutions. To investigate the adsorption parameters, various models were fitted to the experimental data. Isotherm analysis revealed that the Sips model provided the best description of the adsorption behavior, as evidenced by the highest coefficient of determination. The maximum experimental adsorption capacity was determined to be 306.8 mg g⁻¹ at an equilibrium concentration of 123.3 mg L⁻¹.These characteristics render the developed nanocomposite a promising candidate for applications in water purification and quality improvement at both laboratory and industrial scales.
استاد راهنما
فاطمه داور
استاد مشاور
وحيد صباغي
استاد داور
كاظم كرمي , كيومرث زرگوش