کيب مولي زير به کار گرفته شد :
5.5 Na2O : 1.0 Al2O3 : 4.0 SiO2 : 190 H2O
روش ساخت نانوزئوليت NaX به اين ترتيب است که مقدار 34/5 گرم هيدروکسيد سديم، 42/2 گرم
سديم آلومينات و 50 سي سي آب مقطر ديونيزه (DI) به مدت يک ساعت توسط هم‌زن مغناطيسي با دور
(rpm)900 هم‌زده ميشود، در اين مرحله محلول آلومينات آماده مي‌باشد. مقدار 43/3 گرم سيليکافوم را به عنوان منبع سيليس به مخلوط فوق افزوده بعد از چند دقيقه هم خوردن ژل آلومينوسيليکات تشکيل شده به داخل حمام آب گرم طراحي شده که داراي قابليت کنترل دما و تنظيم شدت هم‌زدن بوده انتقال و هم‌زدن نمونه در دماي°C 60 به مدت 4 روز ادامه مي‌يابد. سپس محلول حاصل را با سرعت چرخش (rpm)10000 و مدت زمان 20 دقيقه سانتريفيوژ نموده و رسوب حاصل را با آب مقطر (DI) و به کمک پمپ خلاء و قيف بوخنر آنقدر شستشو داده تا pH محلول زير صافي به زير 8 برسد، لازم به ذکر است که کنترل pH در اين مرحله توسط دستگاه دقيق pHمتر صورت مي‌گيرد. رسوب حاصل به منظور کريستاليزاسيون بيشتر به مدت 24 ساعت در دماي اتاق داخل دسيکاتور قرار داده شده تا خشک شود. جهت انجام مرحله‌ي کلسيناسيون، نمونه حاصل را به داخل کوره ديجيتال منتقل و تحت يک برنامه‌ريزي دمايي مشخص قرار داده ميشود. به اين ترتيب که يک ساعت در دماي °C180، دو ساعت در دماي °C250، دو ساعت در دماي °C450 و يک ساعت نيز در دماي
°C550 در کوره حرارت داده ميشود. جهت کسب اطمينان از انجام واکنش، تکنيک‌هاي مشخصه‌يابي دستگاهي از جمله XRD،SEM و TEM، انجام و مشخصات نانوزئوليت سنتز شده به عنوان پايه فوتوکاتاليست‌ها مورد شناسايي قرار گرفت. نتايج XRD، SEM و TEM به ترتيب در شکل‌هاي (3-3)، (3-4) و (3-5) آورده شده است.
شکل (3-3)، ديفراکتوگرام XRD نانوزئوليت فوجاسيت NaX با درجه کريستاليته‌ي بالا
شکل (3-4)، تصوير SEM نانوزئوليت NaX
شکل (3-5)، تصوير TEM نانوزئوليت NaX
3-3-3. روش‌هاي سنتز و مشخصه‌يابي نانوفوتوکاتاليست‌ها :
به منظور گوگردزدايي ترکيبات نفتي، در ابتدا نانوفوتوکاتاليست‌هاي پايه زئوليتي با نسبت‌هاي مختلف به روش‌هاي بارگذاري و دوپينگ تهيه شدند. در اين تحقيق نانوفوتوکاتاليست‌هاي ساخته شده به شرح جدول
(3-3)، مي‌باشند که مي‌توان آنها را به زير گروه‌هاي زير طبقه‌بندي نمود :
A ) Pcat (1)
B ) Pcat (2)
الف) فوتوکاتاليست‌هاي Loading دو جزئي TiO2(P25) و زئوليتNaX : C ) Pcat (3)
D ) Pcat (4)
E ) Pcat (5)
(شامل بارگذاري درصدهاي وزني مختلف از TiO2(P25) در سطح پايه زئوليت NaX مي‌باشند.)
A) Pcat (6)
B ) Pcat (7)
ب) فوتوکاتاليست‌هاي Loading دو جزئي فلز و TiO2(P25) : C ) Pcat (8)
D ) Pcat (9)
(شامل بارگذاري درصدهاي وزني مختلف از فلز در روي TiO2(P25) مي‌باشند.)
ج) فوتوکاتاليست‌هاي Loading سه جزئي فلز روي TiO2 (با پيش مادهTTIP) A ) Pcat (10)
با پايه‌ي نانوزئوليت فوجاسيت (NaX): B ) Pcat (11)
(شامل بارگذاري درصد وزني مشخص از دو فلز در TiO2 (با پيش ماده (TTIP و پايه نانوزئوليت NaX
مي‌باشد.)
A )Pcat (12)
د) فوتوکاتاليست‌هاي Dopping دو جزئي TiO2(P25) و زئوليتNaX : B )Pcat (13)
C )Pcat (14)
(شامل دوپ درصدهاي وزني مختلف از TiO2(P25) در پايه نانوزئوليت NaX مي‌باشند.)
ه ) فوتوکاتاليست‌هاي Dopping دو جزئي فلز در پايه‌هاي مختلف :
A ) Pcat (15)
B )Pcat (16)
I) شامل دوپ درصدهاي وزني مختلف از چندين C)Pcat (17)
فلز در پيش ماده (TTIP) : D)Pcat (18)
E)Pcat (19)
F)Pcat (20)
G)Pcat(21)
II) شامل دوپ درصدهاي وزني مختلف از يک فلز در A) Pcat (22)
اکسيد روي (ZnO) :
B)Pcat (23)
III) شامل دوپ فلز در سولفيد روي (ZnS) : A)Pcat (24)
A)Pcat (25)
IV) شامل دوپ فلز در کادميم سولفيد (CdS) :
B)Pcat (26)
ت) فوتوکاتاليست‌هاي Dopping سه جزئي فلز در TiO2 A)Pcat (27)
(با پيش ماده TTIP) و پايه‌ي نانوزئوليت فوجاسيت NaX : B)Pcat (28)
C )Pcat (29)
( شامل دوپ درصد وزني مشخص از چند فلز در پيش ماده (TTIP) وسپس دوپ آنها در پايه زئوليتي NaX
مي‌باشد.)
روش‌هاي سنتز اين نانوفوتوکاتاليست‌ها به همراه تست‌هاي مشخصه‌يابي منتخبي از آنها در ذيل آورده شده است.
فرآيند Loading يا بارگذاري روي سطح : يعني افزودن يک ماده به ماده‌ي موردنظر طوري که ذرات در سطح نشانده شود بدين صورت که مقادير اندازه‌گيري شده از زئوليت و TiO2 را به حلال موردنظر افزوده و اجازه داده ميشود تا به مدت زمان مشخصي بدون دما کاملاً مخلوط شوند. سپس به مخلوط حاصل حرارت داده تا حلال تبخير شود پس از حرارت‌دهي مواد به دست آمده به داخل کوره منتقل ميشود و نمونه تحت يک برنامه‌ريزي دمايي مشخص حرارت‌دهي ميشود. در فصل بعدي مقايسه نتايج حاصل از فرآيند گوگردزدايي در نتيجه‌ي استفاده از فوتوکاتاليست‌هايي با نسبت‌هاي متفاوت بارگذاري آورده خواهند شد.
3-3-3-الف) روش سنتز فوتوکاتاليست‌هاي Loading دوجزئي TiO2(P25) و نانوزئوليت NaX :
در جدول (3-4)، نتايج آناليز XRF براي فوتوکاتاليست‌هاي گروه (الف) آورده شده است.
جدول (3-4) : نتايج آناليز XRF براي فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده گروه (الف)
Pcat(5)
Pcat(4)
Pcat(3)
Pcat(2)
Pcat(1)
sample
85
77.38
68.32
56.63
44.54
% Zeolite NaX
15
22.62
31.68
43.37
55.46
% TiO2 (P25)
الف-A ) فوتوکاتاليست Pcat (1) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-4)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(1) شامل 46/55? TiO2(P25) بارگذاري شده در سطح نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد که به روش تلقيح مرطوب113ساخته شده است. به اين ترتيب که مقادير 75/1 گرم از زئوليت سنتز شده NaX و 1 گرم TiO2(P25)، توزين و به داخل يک بشر منتقل مي‌گردد. سپس محلول پلي اتيلن گليکول 5? را به محتويات فوق افزوده و مخلوط حاصل به مدت 3 ساعت بدون حرارت هم مي‌خورد. بعد از اين مدت زمان به سيستم حرارت داده ميشود تا ضمن هم‌خوردن، حلال مخلوط به وسيله حرارت تبخير گردد. وقتي مخلوط کمي غليظ شد به داخل کوره انتقال داده ميشود و تحت يک برنامه‌ريزي دمايي قرار مي‌گيرد به اين ترتيب که يک ساعت در دماي °C250، دو ساعت دردماي °C450 و دو ساعت نيز در دماي °C650 در کوره حرارت داده ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد به دست خواهد آمد. به منظور شناسايي کاتاليست سنتز شده، آناليز XRD و همچنين آناليز XRF انجام ميشود. در شکل‌هاي (3-6) و (3-7) به ترتيب نتايج آناليزهاي XRD و XRF براي نمونه Pcat(1) آورده شده است.
شکل (3-6)، ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(1)
شکل (3-7)، آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(1)
الف-B ) فوتوکاتاليست Pcat (2) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-4)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(2) شامل 37/43? TiO2(P25) بارگذاري شده در سطح نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقادير 75/1 گرم از زئوليت سنتز شده NaX و 75/0 گرم TiO2(P25)، توزين و به داخل يک بشر منتقل مي‌گردد. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (الف-A) توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد به دست خواهد آمد. به منظور شناسايي کاتاليست سنتز شده، آناليز XRD و همچنين آناليز XRF انجام ميشود. در شکل‌هاي (3-8) و (3-9)، به ترتيب نتايج آناليزهاي XRD و XRF براي نمونه Pcat(2) آورده شده است.
شکل (3-8)، ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(2)
شکل (3-9)، آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(2)
الف-C ) فوتوکاتاليست Pcat (3) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-4)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(3) شامل 68/31? TiO2(P25) بارگذاري شده در سطح نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقادير 75/1 گرم از زئوليت سنتز شده NaX و 35/0 گرم TiO2(P25)، توزين و به داخل يک بشر منتقل مي گردد. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (الف-A) توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد به دست خواهد آمد. به منظور شناسايي کاتاليست سنتز شده، آناليز XRD و همچنين آناليز XRF انجام ميشود. در شکل‌هاي (3-10) و (3-11)، به ترتيب نتايج آناليزهاي XRD و XRF براي نمونه Pcat(3) آورده شده است.
شکل (3-10)، ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(3)
شکل (3-11)، آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(3)
الف-D ) فوتوکاتاليست Pcat (4) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-4)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليست Pcat(4) شامل 62/22? TiO2(P25) بارگذاري شده در سطح نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقادير 2 گرم از زئوليت سنتز شده NaX و 25/0 گرم TiO2(P25)، توزين و به داخل يک بشر منتقل مي‌گردد. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (الف-A) توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد به دست خواهد آمد.
الف-E ) فوتوکاتاليست Pcat (5) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-4)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(5) شامل 15? TiO2(P25) بارگذاري شده در سطح نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقادير 75/1 گرم از زئوليت سنتز شده NaX و 17/0 گرم TiO2(P25)، توزين و به داخل يک بشر منتقل مي‌گردد. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (الف-A) توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد به دست خواهد آمد. به منظور شناسايي کاتاليست سنتز شده، آناليز XRD انجام ميشود. در شکل (3-12)، آناليز XRD براي نمونه Pcat(5) آورده شده است.
شکل (3-12)، ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(5)
شکل (3-13)، فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده در بخش 3-3-3-الف را نمايش مي‌دهد.
شکل (3-13)، تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-الف)
3-3-3-ب) روش سنتز فوتوکاتاليست‌هاي Loading دو جزئي فلز و TiO2(P25) :
فوتوکاتاليست‌هاي ساخته شده در اين بخش به صورت Loading دوجزئي فلز نقره و TiO2(P25) مي‌باشد، به طوري که درصدهاي وزني مختلف از فلز نقره به روش تلقيح مرطوب در روي TiO2(P25) بارگذاري شده است.
ب-A ) فوتوکاتاليست Pcat (6) :
فوتوکاتاليست Pcat(6) شامل 4? فلز نقره بارگذاري شده در روي TiO2(P25) مي‌باشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقدار 1259/0 گرم از نمک نقره نيترات توزين و به همراه مقداري حلال اتانول خالص 99? به داخل يک بشر منتقل ميشود.
