شماره راهنما :
1813 دكتري
پديد آورنده :
شباني، شيرين
عنوان :
سنتز و شناسايي هيدروكسيد دوگانه لايه‌اي اصلاح شده با ايتاكونيك اسيد و نانوكامپوزيت‌هاي آن برپايه ژلان براي جذب رنگ كُنگورِد و كاهش
4-نيتروفنول
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هشت، 102ص:مصور،جدول
استاد راهنما :
محمد ديناري
توصيفگر ها :
هيدروكسيد دوگانه لايه‌اي , ايتاكونيك اسيد , صمغ ژلان , نانوكامپوزيت سبز , رنگ كنگورد , 4-نيتروفنول
استاد داور :
عليرضا نجفي، حسين علي كيانفر، صادق رستم نيا
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/08/19
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/08/24
چكيده فارسي :
در اين پروژه تحقيقاتي، تهيه‌ي هيدروكسيد دوگانه لايه‌اي (LDH) و نانوكامپوزيت‌هاي آن بر پايه صمغ ژلان (GG) و كابرد‌هاي محيط زيستي آن بعنوان جاذب و كاتاليست ارائه گرديد. LDHهاي سنتز شده در اين كار شامل دو نوع Cu-Ca-Al LDH و Ca-Al LDH مي‌باشند كه هر دو از طريق روش هم رسوبي تهيه شدند. هر دو LDH تهيه شده در اين پژوهش با استفاده از مولكول آلي دي كربوكسيليك اسيد با نام ايتاكونيك اسيد (ITA) اصلاح سطح شدند و سپس در تركيب با پليمر سبز و زيست تخريب‌پذير صمغ ژلان نانوكامپوزيت‌هاي آن‌ها (LDH-ITA-GG NC) تهيه شدند. جاذب‌هاي نانوكامپوزيتي در سه درصد وزني از نانوپركننده شامل 1 درصد وزني (NC-1%)، 3 درصد وزني (NC-3%) و 5 درصد وزني (NC-5%) تهيه شدند. ويژگي‌هاي فيزيكي-شيميايي تمامي نانوساختار‌ها و كامپوزيت‌هاي تهيه شده در اين پژوهش با استفاده از آناليز‌هاي دستگاهي مختلفي همچون طيف سنجي پراش پرتو ايكس، طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميدان، ميكروسكوپ الكتروني عبوري، همدما‌هاي جذب-واجذب نيتروژن، و آناليز وزن سنجي-حرارتي شناسايي و مقايسه شدند. سنتز و شناسايي LDH بر پايه مس-كلسيم-آلومينيوم (Cu-Ca-Al LDH) از طريق رهيافت سبز و اصلاح سطح آن با مولكول زيست تخريب‌پذير ITA (LDH-ITA) انجام شد و عملكرد هر دو Cu-Ca-Al LDH و LDH-ITA بعنوان جاذب‌هايي براي حذف رنگ كُنگو رِد از محلول‌هاي آبي از روش جذب بررسي گرديد. در ادامه، سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت‌هاي سبز و دوستدار محيط زيست ساخته شده از LDH-ITA و پلي ساكاريدي GG (LDH-ITA-GG NC) از طريق كراسلينك شدن با آغازگر آمونيوم پرسولفات انجام شد و از آن‌ها بعنوان جاذب‌هاي زيست تخريب‌پذير براي حذف رنگ كُنگو رِد از محلول‌هاي آبي از روش جذب استفاده شد. در نهايت، سنتز و شناسايي LDH بر پايه كلسيم-آلومينيوم (Ca-Al LDH) از طريق رهيافت سبز و رشد نانوذرات نقره بر روي آن (Ag/LDH) قبل از اصلاح سطح آن با مولكول زيست تخريب‌پذير ITA (Ag/LDH-ITA) و تهيه نانوكامپوزيت آن در تركيب با پليمر ژلان (Ag/LDH-ITA GG NC) انجام شد و عملكرد اين نانوكامپوزيت بعنوان كاتاليست سبز براي كاهش كاتاليستي 4-نيتروفنول در حضور سديم بورهيدرايد در محلول‌هاي آبي مورد بررسي قرار گرفت. در پروژه‌هاي اول و دوم، به منظور رسيدن به حداكثر ظرفيت جذب، تأثير پارامتر‌هاي جذبي موثر از جمله pH محلول، مقدار جاذب، زمان تماس و غلظت اوليه رنگ كُنگورِد بر روند جذب بررسي شد و مطالعات سينتيكي و همدمايي با هدف بررسي بيشتر مكانيزم‌هاي جذبي درگير در فرآيند حذف رنگ كنگو رد انجام شدند. مدل‌هاي سينتيكي و همدمايي مختلفي استفاده شدند و نشان داده شد كه بهترين مدل سينتيكي و همدمايي براي توجيه رفتار جذبي كنگو رد بر روي تمامي جاذب‌ها به ترتيب مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم و مدل همدمايي فرندليچ مي‌باشند. در پروژه اول، حداكثر ظرفيت جذب mg g–1 81 و 84 به ترتيب با استفاده از جاذب‌هاي Cu-Ca-Al LDH و LDH-ITA بدست آمد. در پروژه دوم، حداكثر ظرفيت جذب براي رنگ كُنگورِد mg g–1 74،80 و100، به ترتيب، براي NC-1% ،NC-3% و NC-5% به دست آمد. در پروژه سوم، نانوكامپوزيت Ag/LDH-ITA-GG بعنوان كاتاليستي براي تبديل كاهشي 4-نيتروفنول به 4-آمينوفنول در محلول‌هاي حاوي كاهنده سديم بورهيدرايد مورد استفاده قرار گرفت و مشخص شد كه واكنش در حضور كاتاليست سنتزشده به سرعت و با كارايي قابل توجهي پيش مي‌رود. اين پژوهش با نگاهي كاربردي و در راستاي سياست‌هاي شيمي سبز و روش‌هاي دوستدار محيط زيست، جاذب‌ها و كاتاليست‌هاي تهيه شده از مسير سبز و بدون استفاده از حلال‌هاي آلي سمي را ارائه مي‌كند كه داراي توانايي‌هاي مورد قبولي براي حذف رنگ‌هاي آنيوني و واكنش كاتاليستي كاهش 4-نيتروفنول مي‌باشند.
چكيده انگليسي :
In this research project، a report on the synthesis of green layered double hydroxide (LDH) and its nanocomposites based on gellan (GG) and its environmental applications as adsorbents and catalysts are presented. The LDHs synthesized in this work include two types of Cu-Ca-Al LDH and Ca-Al LDH، both of which were prepared via the co-precipitation method without the use of toxic and volatile organic solvents and only in the presence of water as an environmentally friendly solvent. Both LDHs prepared in this study were surface modified using an organic molecule of dicarboxylic acid called itaconic acid (ITA) and then polymer nanocomposites were prepared via a combination of LDH-ITA with a green and biodegradable polymer (LDH-ITA-GG NC). Nanocomposites adsorbents were prepared in three different weight percentages of nanofillers including 1 wt% (NC-1%)، 3 wt% (NC-3%)، and 5 wt% (NC-5%). Physico-chemical properties of all nanostructures and composites prepared in this research were characterized and compared using various instrumental analyzes such as X-ray diffraction spectroscopy، Fourier-transform infrared spectroscopy، field emission scanning electron microscopy، transmission electron microscopy، nitrogen adsorption-desorption isotherms، and thermogravimetric analysis. Synthesis and characterization of LDH based on copper-calcium-aluminum (Cu-Ca-Al LDH) through the green approach and modification of its surface with biodegradable ITA molecule (LDH-ITA) were evaluated and the performance of both Cu-Ca -Al LDH and LDH-ITA as adsorbents to remove toxic Congo Red dye from aqueous solutions by adsorption method was studied. Then، synthesis and characterization of green and environmentally friendly nanocomposites made of LDH-ITA and GG polysaccharide polymer (LDH-ITA-GG NC) by crosslinking with ammonium persulfate initiator were carried out and they used as biodegradable adsorbents to remove toxic Congo Red dye from aqueous solutions by adsorption method. Finally، synthesis and characterization of LDH based on calcium-aluminum (Ca-Al LDH) through green approach and growth of silver nanoparticles on it (Ag/LDH) before modifying its surface with biodegradable ITA molecule (Ag/LDH-ITA) and the preparation of its nanocomposite via a combination of Ag/LDH-ITA with gellan polymer (Ag/LDH-ITA GG NC) were perfomed and the performance of this nanocomposite as a green catalyst for catalytic reduction of 4-nitrophenol in the presence of sodium borohydride in aqueous solutions was studied. In the first and second projects، in order to achieve maximum adsorption capacity، the effect of important adsorption parameters involved in the process of removing Congo dye such as solution pH، adsorbent amount، contact time، and initial concentration of Congo Red dye on the adsorption process was investigated
استاد راهنما :
محمد ديناري
استاد داور :
عليرضا نجفي، حسين علي كيانفر، صادق رستم نيا
