Preparation of Some Novel Graphitic Carbon Nitride Based Nanocomposites and Investigation of Their Photocatalytic Activities

Akhundi, Anise and Habibi-Yangjeh, Aziz and Seifzadeh, Davoud (2017) Preparation of Some Novel Graphitic Carbon Nitride Based Nanocomposites and Investigation of Their Photocatalytic Activities. Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (تهیه¬ی تعدادی نانو¬کامپوزیت جدید بر پایه¬ی کربن¬نیتریدهای گرافیت مانند و بررسی فعالیت فتوکاتالیزوری آن¬ها)
Anise Akhundi.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

In this thesis, ten types of novel (magnetic and non-magnetic) g-C3N4-based nanocomposites as visible-light-driven photocatalysts were prepared by simple methods such as reflux, microwave irradiation, and ultrasonic irradiation methods. Four types of these nanocomposites are non-magnetically and six types of them are magnetically separable photocatalysts. The resultant samples were characterized by XRD, EDX, TEM, UV-vis DRS, FT-IR, TGA, PL, BET, and VSM techniques. Photocatalytic activity of the samples was evaluated by investigaten of the degradation kinetic of different organic pollutants like rhodamine B, methylene blue, methyl orange and fuchsine under visible-light irradiation. Regarding the calculated rate constants, it was shown that all the prepared nanocomposites exhibited improved photocatalytic performance than the pristine g-C3N4 and other components. Additionally, the effects of refluxing time and calcination temperature on the degradation activation were studied and the results discussed. Moreover, the effect of scavengers of the reactive species (like 2-PrOH, benzoquinone, ammonium oxalate, and potassium iodide) on the degradation reaction was investigated. Finally, it was shown that the nanocomposites are highly stable and can be used repeatedly without obvious deactivation under the light irradiation. Also, as visiting study in Italy, several exfoliation methods were used to prepare the exfoliated g-C3N4 materials from the bulk one. These materials were characterized by different instruments and were used for selective photocatalytic oxidation of 5-Hydroxymethyl-2-Furfural (HMF) to 2,5-Furandicarboxyaldehyde (FDC). The obtained selectivity (45%) of HMF oxidation towards FDC is higher than those reported up to now. Keywords: g-C3N4-based nanocomposite, magnetically separable, photocatalytic activity, reaction kinetic, visible-light-driven photocatalyst.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: تهیه¬ی تعدادی نانو¬کامپوزیت جدید بر پایه¬ی کربن¬نیتریدهای گرافیت مانند و بررسی فعالیت فتوکاتالیزوری آن¬ها
Persian Abstract: در این پایان‌نامه، ده نوع نانوکامپوزیت جدید بر پایه‌ی g-C3N4 (مغناطیسی و غیرمغناطیسی) به‌عنوان فتوکاتالیزور نور مرئی با روش‌های ساده‌ای مانند رفلاکس، تابش ماکروویو و تابش امواج فراصوت تهیه شده است. چهار نوع از این نانوکامپوزیت‌ها فتوکاتالیزورهای غیرقابل بازیافت مغناطیسی و شش نوع قابل بازیافت مغناطیسی هستند. نمونه¬های تهیه شده به وسیله‌ی تکنیک¬های XRD، EDX،TEM ،UV-vis DRS ، FT-IR، TGA، PL، BET و VSM شناسایی شده¬اند. فعالیت فتوکاتالیزوری نمونه¬ها با مطالعه‌ی سینتیک تخریب آلاینده‌های آلی مختلف مانند رودامین‌ب، متیلن‌بلو، متیل‌اورانژ و فوشین ¬تحت تابش نور مرئی بررسی شده است. با توجه به ثابت‌های سرعت محاسبه شده، مشاهده شد که همه‌ی نانوکامپوزیت‌های تهیه شده عملکرد فتوکاتالیزوری بالاتری از g-C3N4 خالص و دیگر اجزای تشکیل‌دهنده دارند. همچنین تاثیر زمان رفلاکس و دمای کلسینه مطالعه شده و نتایج مورد بحث قرار گرفته‌اند. علاوه بر‌این، تاثیر بازدارنده¬های گونه¬های فعال (مانند 2-پروپانول، بنزوکینون، اگزالات آمونیوم و یدید پتاسیم) در واکنش تخریب بررسی شده است. در پایان نشان داده شده است که نانوکامپوزیت‌ها بسیار پایدار هستند و می‌توانند مکرراً و بدون کاهش قابل‌ملاحظه‌ای در فعالیت فتوکاتالیزوری، مورد استفاده قرار گیرند. همچنین به عنوان فرصت مطالعاتی در کشور ایتالیا، چندین روش لایه‌لایه کردن برای تهیه‌ی نانوصفحه‌های کربن‌نیتریدی از ترکیب g-C3N4 توده¬ای به‌کار گرفته شده است. این مواد توسط ابزارهای مختلف شناسایی شده و برای واکنش اکسیداسیون فتوکاتالیزوری انتخابی 5-هیدروکسی متیل2-فورفورال HMF)) به 2،5-فوران‌دی‌کربوکسالدهید (FDC) مورد استفاده قرار گرفته‌اند. انتخاب‌پذیری به دست آمده (45 درصد) برای اکسیداسیون HMF به FDCاز مقادیر گزارش شده تا کنون بیشتر است. كليد واژه¬ها: سینتیک واکنش، فعالیت فتوکاتالیزوری، فتوکاتالیزور نور مرئی، قابل بازیافت مغناطیسی، نانوکامپوزیت‌ بر پایه‌ی g-C3N4.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Habibi-Yangjeh, AzizUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Seifzadeh, DavoudUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Date Deposited: 14 Oct 2018 13:08
Last Modified: 14 Oct 2018 13:08
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/627

Actions (login required)

View Item View Item