تثبیت نانوذرات TiO2 برروی آلومیناسیلیکات طبیعی فرآوری شده جهت تولید هیدروژن: ارزیابی اثر فرآوری شیمیایی پایه و شرایط عملیاتی فرآیند

Abstract

در پژوهش حاضر، فرآیند فتوکاتالیستی شکافت آب برروی نانوذرات تیتانیای تثبیت شده بر پایه زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت و نیز کلینوپتیلولیت فرآوری شده به‌روش تعویض یونی، با هدف پی بردن به اثرات روش فرآوری پایه بر خواص فیزیکی- شیمیایی و عملکردی فتوکاتالیست و نیز بررسی اثر پارامترهای عملیاتی مختلف از جمله زمان، مقدار فتوکاتالیست و pH محلول واکنش انجام شد. به این منظور پس از فرآوری کلینوپتیلولیت به‌روش تعویض یونی، ترکیب تیتانیا- کلینوپتیلولیت فرآوری شده حاوی 10% وزنی TiO2 به‌روش بسیار آسان و ارزان توزیع حالت جامد سنتز گردید. در بررسی خصوصیات فتوکاتالیست سنتز شده از آنالیزهایی همچون XRDا، FESEMا، EDXا، BETا، PL و UV-vis استفاده شد. نتایج آنالیزهای شناسایی، بیانگر تشکیل کلوخه‌های کمتر، توزیع بهتر ذرات TiO2 و برهم‌کنش قوی‌تر بین پایه و فلز بوده که ناشی از مساحت سطح بیشتر و دسترسی بیشتر به میکروکانال‌های زئولیت، بواسطه پایه فرآوری شده، است. توزیع مناسب ذرات TiO2 منجر به افزایش تعداد سایت‌های فعال سطحی و بازده جدایش بیشتر جفت‌های الکترون- حفره شده که در نتیجه آن فعالیت فتوکاتالیستی افزایش می‌یابد. استفاده از کلینوپتیلولیت فرآوری‌شده منجر به افزایش 30% تولید هیدروژن در مقایسه با فتوکاتالیست بر پایه کلینوپتیلولیت خام می‌شود. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی، حداکثر مقدار هیدروژن تولیدی (µmol g-1 h-1 74/859) در شرایط بهینه زمان واکنش h 4، pH بازی برابر با 10 و مقدار کاتالیست g/L 1 به‌دست آمد که این میزان در مقایسه با نیمه‌رسانای TiO2 خالص به‌عنوان نمونه مرجع، حدوداً افزایش دوازده برابری دارد.