15478

1552 دكتري

دكتري

شيمي آلي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

هشت، 123 ص.:مصور، جدول، نمودار

مهران غياثي

حسين فرخ پور

عليرضا نجفي چرمهيني، محمد ديناري، ايرج محمدپور بلترك

1398/11/29

كتابنامه

شيمي

شيمي

1398/11/29

2601910

چكيده رساله پيش رو از دو بخش تشكيل شده است كه در بخش اول مطالعه ساختاري كربن نيتريد گرافيتي 4 g C3N تاثير تثبيت فلزات واسطه در بهبود خواص آن و نقش ساختارهاي برپايه 4 g C3N در پيشبرد واكنش هاي كاتاليستي و فوتوكاتاليستي مدنظر بوده است و در بخش دوم روشهاي نويني به جهت بهبود خواص ميكروالياف كربني نمدي جهت تشكيل نانوساختارهاي موثر در اكسايش كاتاليستي تركيبات آلي پيشنهاد شده است نهايتا آنكه مباحث مطرح شده در اين رساله به تفكيك در قالب پنج پژوهش گرد آوري شده است در پژوهش اول تثبيت كالسترهاي با اندازه هاي متفاوت 8 6 4 2 n از پاالديوم بر روي تك اليه 4 g C3N انجام و تاثير اين كالسترها بر بهبود خواص نوري ساختاري الكتروني و هندسي تك اليه با استفاده از روش محاسباتي تابعي چگالي الكتروني DFT مورد بررسي قرار گرفت بسته به اندازه كالستر محل قرارگيري آن بر روي بستر متفاوت بوده و كالسترهاي كوچكتر از هشت تايي انتقال بار كالستر به بستر را نشان مي دهند در حالي كه براي كالستر هشت تايي جهت انتقال معكوس مي شود عالوه برآن افزايش اندازه كالستر موجب جابجا شدن طول موج جذبي بستر به سمت مقادير باالتر كاهش احتمال تركيب مجدد حامل هاي باري و فعالتر شدن بستر در ناحيه مرئي شده است در پژوهش دوم كمپلكس 4 Pd2 g C3N از سري كمپلكس هاي پژوهش اول انتخاب و مكانيسم هيدروژن دار شدن استيلن بر روي اين ساختار با استفاده از روش DFT بررسي شد مكانيسم كاهش كه خود به ترتيب از دو مرحله توليد اتيلن و اتان گذر ميكند انرژي هاي فعالسازي متفاوتي براي اين مراحل در نتيجه حضور كاتاليست هاي مختلف دارد كه در اين مورد كاتاليست 4 Pd2 g C3N اتيلن را با انرژي فعالسازي پايين تري در مقايسه با اتان توليد ميكند و همين امر منجر به گزينش پذير بودن كاتاليست براي توليد اتيلن ميشود عالوه بر آن با استفاده از محاسبات اتم ها در مولكول ها حدواسط ها حاالت گذار و محصوالت دقيق براي مرحله به مرحله اين فرآيند بررسي گرديد و مكانيسم دقيق اين واكنش در حضور كاتاليست انتخابي معرفي شد پژوهش سوم نقش ساختار دوفلزي Au Pd را در بهبود خواص نوري و فعاليت فوتوكاتاليستي 4 g C3N به طريق نظري و تجربي بررسي ميكند تثبيت اين فلزات طي روش تركيبي پالس ليزري تلقيح و تراكم موجب جاسازي موثر آنها در ماتريكس 4 g C3N شده و در ادامه اين فلزات مطابق با نتايج آزمون مدلسازي و شبيه سازي با جلوگيري از تركيب مجدد االكترون حفره از طريق پيشبرد انتقال بار از كالستر به بستر موجب بهبود خواص الكتروني و نوري بستر شدهاند اين نانوساختار در ادامه بنزن را طي اكسايش فوتوكاتاليستي تحت شرايط ماليم در حضور نور مرئي به صورت گزينش پذير به فنول تبديل ميكند در پژوهش چهارم نمدهاي كربني حاوي ميكرو الياف كربني پس از تثبيت نانوذرات Au Pd با استفاده از روش غرقابي توسط تيتانيوم دي اكسيد پوشش داده شدند اين ساختار پوشش داده شده كه حاوي بلورهاي منظم مارپيچي و فنري شكل 2 TiO حول الياف نامبرده مي باشد ويژگي هاي بافتي و مقاومت مكانيكي گرمايي و شيميايي كامپوزيت را در مقايسه با الياف خالص بهبود بخشيده و در ادامه نانوكاتاليست 2 Au Pd CFF@TiO در شرايط گرمايي ماليم قابليت مطلوبي براي اكسايش گزينش پذير بنزن به فنول پيدا كرده است عالوه بر آن كاتاليست بدست آمده در واكنش اكسايش تا هشت واكنش پياپي فعاليت خود را حفظ كرده است پژوهش پنجم هم مشابه با پژوهش قبل با هدف بهبود خواص اين خانواده از الياف كربني به طراحي نانوساختار مناسب براي اكسايش اتيل بنزن پرداخته است در اين مطالعه تثبيت نانوذرات كبالت بر روي نمدهاي كربني دوپ شده با نيتروژن بررسي شد و در ادامه پوششي منظم و مارپيچي از تيتانيوم سيليكات مزوپور منجر به تشكيل نانوساختار 2 Co N CFF@TiO2 SiO گرديده است نهايتا آنكه اين كاتاليست منجر به تشكيل استوفنون با گزينش پذيري و بهره مطلوب تحت اكسايش هوازي اتيل بنزن شده است در اين مورد نيز مشابه با پژوهش قبل به دليل بهبود خواص ساختاري و مكانيكي كاتاليست مورد نظر قابليت مناسبي را در واكنش هاي پياپي داشته است كليدواژه كربن نيتريد گرافيتي پاالديوم اكسايش فوتوكاتاليست نمد كربني بنزن فنول شيمي محاسباتي تابعي چگالي الكتروني

Experimental and Theoretical study on Nanostructures based Carbon Nitride and Modified Carbon Fibers for Oxidation and Reduction of Organic Compounds at Catalytic and Photocatalytic Conditions Sayyed Mahdi Hosseini Vardanjani Jan 2020 Department of Chemistry Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Isfahan IranSupervisor Prof M Ghiaci mghiaci@cc iut ac irAdvisor Dr H FarrokhpourDepartment Graduate Cordinator Dr M DinariIsfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Isfahan IranAbstractGenerally the present thesis consists of two sections in which graphitic carbon nitride g C3N4 were studied by DFT method and the role of deposited transition metals on the opticalproperties of g C3N4 were investigated In the next section new modification methods forimproving the carbon fiber felt features introduced and proper nanocatalysts for catalyticoxidation of organic compound were prepared In the first project the adsorption of Pdncluster with different size n 2 8 on graphitized carbon nitride g C3N4 quantum dot hasbeen studied using the density functional theory DFT Various complexes showedtendency for landing at different sites and have various charge transfer direction dependedon the cluster size In the second project Pd2 g C3N4 were used for investigation of theacetylene hydrogenation This catalyst finally reduced activation energy of acetylenehydrogenation rather to the ethylene reduction and as a results has more selective forpreparation of ethylene In the third study a mesoporous photo catalyst based on Au Pdnanoparticles incorporated into g C3N4 was prepared by a co assembly method The resultsdemonstrated that the Au Pd containing catalyst exhibited superior performance comparedto its counterparts containing monometallic nanoparticles In the next project fabrication ofa novel catalyst based on carbon fiber felt CFF which was achieved through three steps co assembly with immobilization flooding and condensation Efficient immobilization ofAu Pd bi metallic NPs and very regular spring like TiO2 layer around the Au Pd CFFstructure are two main distinct features of the newly prepared catalyst And in the finalproject cobalt nanoparticles deposited on the nitrogen doped CFF were coated by coil shapemesoporous TiO2 SiO2 and the final catalyst were used in the aerobic oxidation ofethylbenzene in mild conditions Keyword Graphitic Carbon Nitride g C3N4 Carbon Fiber Felt CFF Density FunctionalTheory DFT Benzene Phenol

مهران غياثي

حسين فرخ پور

عليرضا نجفي چرمهيني، محمد ديناري، ايرج محمدپور بلترك