بعد از کسب اطمينان از حل شدن کامل نقره نيترات، مقدار 2 گرم TiO2(P25) وزن و به محتويات فوق اضافه مي‌گردد سپس مخلوط حاصل به مدت زمان 3 ساعت بدون حرارت هم‌زده ميشود. بعد از اين مدت زمان به سيستم حرارت داده شده تا ضمن هم‌خوردن، حلال مخلوط به وسيله حرارت تبخير گردد. وقتي مخلوط کمي غليظ شد داخل آون خلاء به مدت زمان 2 ساعت در دماي °C80 تحت خلاء حرارت داده ميشود. در اين مرحله حلال باقي مانده از خلل و فرج فوتوکاتاليست خارج ميشود سپس نمونه به داخل کوره منتقل شده تا تحت يک برنامه‌ريزي دمايي مشخص مرحله‌ي کلسيناسيون تکميل گردد. به اين ترتيب که يک ساعت در دماي °C250، يک ساعت در دماي °C350، دو ساعت در دماي °C 450، يک ساعت در دماي °C550 و يک ساعت نيز در دماي °C650 در کوره حرارت داده ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد خاکستري روشن به دست خواهد آمد.
ب-B ) فوتوکاتاليست Pcat (7) :
فوتوکاتاليست Pcat(7) شامل 8? فلز نقره بارگذاري شده در روي TiO2(P25) ميباشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقدار 2518/0 گرم از نمک نقره نيترات توزين و به همراه مقداري حلال اتانول خالص 99? به داخل يک بشر منتقل ميشود. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (ب-A)، توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتزشده به صورت يک پودر جامد خاکستري رنگ به دست خواهد آمد.
ب-C ) فوتوکاتاليست Pcat (8) :
فوتوکاتاليست Pcat(8) شامل 12? فلز نقره بارگذاري شده در روي TiO2(P25) ميباشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقدار 38/0گرم از نمک نقره نيترات توزين و به همراه مقداري حلال اتانول خالص 99? به داخل يک بشر منتقل ميشود. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (ب-A)، توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد خاکستري متمايل به آبي به دست خواهد آمد.
ب-D ) فوتوکاتاليست Pcat (9) :
فوتوکاتاليست Pcat(9) شامل 16? فلز نقره بارگذاري شده در روي TiO2(P25) ميباشد که به روش تلقيح مرطوب ساخته شده است. به اين ترتيب که مقدار 5037/0 گرم از نمک نقره نيترات توزين و به همراه مقداري حلال اتانول خالص 99? به داخل يک بشر منتقل ميشود. ادامه مراحل مشابه آنچه که در بخش (ب-A)، توضيح داده شده دقيقاً عمل ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد خاکستري تيره به دست خواهد آمد. شکل (3-14)، فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده در بخش 3-3-3-ب را نمايش مي‌دهد.
شکل (3-14)، تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-ب)
3-3-3-ج) روش سنتز فوتوکاتاليست‌هاي Loading سه جزئي فلز روي TiO2 (با پيش ماده TTIP ) و نانوزئوليت NaX :
فوتوکاتاليست‌هاي ساخته شده در اين بخش به صورت Loading سه جزئي فلز روي TiO2 (با پيش ماده TTIP) و نانوزئوليت سنتزي NaX ميباشد به طوري که درصد وزني مشخص از فلزهاي نقره وسريم در پيش ماده‌ي TTIP و سپس در پايه نانوزئوليت NaX بارگذاري شده است.
ج-A ) فوتوکاتاليست Pcat (10) :
فوتوکاتاليست Pcat(10) شامل 8? فلز نقره بارگذاري شده روي TiO2 و نانوزئوليت سنتزي NaX ميباشد،
( منبع تيتانيوم پيش ماده TTIP است). روش ساخت فوتوکاتاليست Pcat(10) به شرح زير ميباشد :
محلول شماره (1) : مقدار 4 سي‌سي از پيش ماده‌ي TTIP به همراه 40 سي‌سي حلال اتانول خالص 99? به مدت زمان يک ساعت بدون حرارت مخلوط ميشوند.
محلول شماره (2) : مقدار 20 سي‌سي از حلال اتانول خالص 99? به همراه 2 سي‌سي آب مقطر ديونيزه، 1/0 سي‌سي اسيد نيتريک غليظ، 2 گرم اوره و 021/0گرم نمک حاوي فلز نقره AgNO3)) به مدت زمان يک ساعت بدون حرارت مخلوط ميشوند طوري که هيچ بلور جامدي از مواد اوليه در آن باقي نماند و يک محلول خاکستري کم‌رنگ و کاملاً شفاف به دست آيد.
سپس محلول شماره (2) به صورت قطره‌قطره به محلول شماره (1) که هم چنان در حال هم‌خوردن است، افزوده ميشود. لازم به ذکر است که در اين مرحله سرعت افزودن قطرات و همچنين اندازه‌ي قطراتي که از سوزن سرنگ خارج ميشود بايد کاملاً کنترل شده باشد زيرا صحيح انجام شدن اين مرحله در اندازه و سايز ذرات فوتوکاتاليست سنتز شده بسيار مؤثر خواهد بود. پس از اتمام تزريق محلول شماره (2)، 2 گرم از نانوزئوليت سنتز شده‌ي NaX نيز توزين و به محتويات فوق اضافه شده و بعد از اندکي هم‌خوردن، نمونه‌ي حاصل به داخل حمام آب گرم منتقل و در آنجا هم‌زدن نمونه در دماي °C60 به مدت 7 روز ادامه مي‌يابد. بعد از پايان اين مدت زمان، مخلوط حاصل را سانتريفيوژ نموده و رسوب باقي مانده به مدت دو ساعت در آون خلاء در دماي °C80 تحت خلاء حرارت داده ميشود سپس نمونه را به کوره انتقال داده تا تحت يک برنامه‌ريزي دمايي مشخص، مرحله‌ي کلسيناسيون تکميل گردد به اين ترتيب که دو ساعت در دماي °C150، يک ساعت در دماي°C 250، يک ساعت در دماي °C450، يک ساعت در دماي °C550 و يک ساعت نيز در دماي °C650 در کوره حرارت داده ميشود. در پايان نانو ذرات (Ag/TiO2/Zeolite NaX) به صورت يک پودر جامد خاکستري روشن به دست خواهد آمد.
ج-B ) فوتوکاتاليست Pcat (11) :
فوتوکاتاليست Pcat(11) شامل 8? فلز سريم بارگذاري شده روي TiO2 و نانوزئوليت سنتزي NaX ميباشد،
( منبع تيتانيوم پيش‌ماده TTIP است). روش ساخت فوتوکاتاليست Pcat(11) به شرح زير ميباشد :
محلول شماره (1) : مقدار 20 سي‌سي از پيش‌ماده‌ي TTIP به همراه 40 سي‌سي حلال اتانول خالص 99? به مدت زمان يک ساعت بدون حرارت مخلوط ميشوند.
محلول شماره (2) : مقدار 20 سي‌سي از حلال اتانول خالص 99? به همراه 2 سي‌سي آب مقطر ديونيزه و 1/0 سي‌سي اسيد نيتريک غليظ و 2 گرم اوره و 8017/0 گرم نمک حاوي فلز سريم Ce(NO3)3.6H2O)) به مدت زمان يک ساعت بدون حرارت مخلوط ميشوند طوري که هيچ بلور جامدي از مواد اوليه در آن باقي نماند و يک محلول زرد رنگ به دست آيد.
سپس محلول شماره (2) به صورت قطره‌قطره به محلول شماره (1) که هم چنان در حال هم‌خوردن است، افزوده ميشود. پس از اتمام تزريق محلول شماره (2)، مخلوط حاصل به مدت زمان يک ساعت هم‌زده ميشود. سپس 2 گرم از نانوزئوليت سنتز شده‌ي NaX نيز توزين و به محتويات فوق اضافه شده و بعد از اندکي هم‌خوردن، نمونه‌ي حاصل به داخل حمام آب گرم منتقل و در آنجا هم‌زدن نمونه در دماي °C60 به مدت 7 روز ادامه مي‌يابد. بعد از پايان اين مدت زمان، مخلوط حاصل را سانتريفيوژ نموده و رسوب چندين بار با مخلوط50 :50 آب مقطر و اتانول شست و شو داده ميشود تا ناخالصي‌هاي اضافي و باقي‌مانده در اثر شست‌و‌شو از نمونه خارج شوند. سپس رسوب حاصل به مدت دو ساعت در آون خلاء در دماي °C80 و دو ساعت نيز در دماي °C150 تحت خلاء حرارت داده ميشود در انتها نيز نمونه را به کوره انتقال داده تا تحت يک برنامه‌ريزي دمايي مشخص، مرحله‌ي کلسيناسيون تکميل گردد به اين ترتيب که 15 دقيقه در دماي °C150، 30 دقيقه دردماي °C250، يک ساعت در دماي °C350، دو ساعت در دماي °C450، 30 دقيقه در دماي °C550، 30 دقيقه در دماي °C650 و 30 دقيقه نيز در دماي °C750 در کوره حرارت داده ميشود. در پايان نانوذرات (Ce/TiO2/Zeolite NaX) به صورت يک پودر جامد کرم‌رنگ به دست خواهد آمد. شکل (3-15)، فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده در بخش 3-3-3-ج را نمايش مي‌دهد.
شکل (3-15)، تصاوير مربوط به فوتوکاتاليست‌هاي بخش (3-3-3-ج)
فرآيند دوپه کردن يا آلايش دادن يعني افزودن مقدار کمي از يک ماده به ماده‌ي مورد نظر به طوري که تغييرات قابل مشاهده‌ايي در خواص آن ظاهر گردد. در فرآيند دوپينگ بر خلاف روش بارگذاري، ذرات در داخل شبکه‌ي ماده مورد نظر نفوذ مي‌کنند به طوري که در ديفراکتوگرام XRD آنها، تغيير فاز حاصل از ايجاد يک پيک جديد يا تغيير يک پيک محسوس باشد. در فصل بعدي مقايسه نتايج حاصل از فرآيند گوگردزدايي در نتيجه‌ي استفاده از فوتوکاتاليست‌هايي با نسبت‌هاي متفاوت دوپينگ آورده خواهند شد.
3-3-3-د) روش سنتز فوتوکاتاليست‌هاي Dopping دوجزئي TiO2(P25) و نانوزئوليت NaX :
در جدول (3-5)، نتايج آناليز XRF براي فوتوکاتاليست‌هاي گروه (د) آورده شده است.
جدول (3-5) : نتايج آناليز XRF براي فوتوکاتاليست‌هاي سنتز شده گروه (د)
Pcat(14)
Pcat(13)
Pcat(12)
sample
86.38
72.94
45.68
% Zeolite NaX
13.62
27.06
54.32
% TiO2 (P25)
د-A ) فوتوکاتاليست Pcat (12) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-5)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(12) شامل 32/54? TiO2(P25) دوپه شده در نانوزئوليت فوجاسيت NaX ميباشد. روش ساخت فوتوکاتاليست Pcat(11) به شرح زير ميباشد :
مقادير 34/5 گرم هيدروکسيد سديم، 42/2 گرم سديم آلومينات و 50 سي‌سي آب مقطر ديونيزه (DI) به مدت يک ساعت توسط هم‌زن مغناطيسي با دور (rpm)900 هم‌زده ميشود، سپس مقدار 43/3 گرم سيليکافوم را به عنوان منبع سيليس به مخلوط فوق افزوده بعد از چند دقيقه هم‌خوردن سل آلومينوسيليکات تشکيل شده است. قبل از انتقال به داخل حمام آب گرم جهت وقوع فرآيند Dopping، مقدار مشخصي از TiO2(P25) بايد به مخلوط فوق اضافه گردد. در سنتز فوتوکاتاليست Pcat(12) مقدار 87/2 گرم TiO2(P25) به آلومينوسيليکات افزوده ميشود. سپس نمونه 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 7روز ادامه مي‌يابد. سپس محلول حاصل را با سرعت چرخش (rpm)10000 و مدت زمان 30 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. رسوب حاصل جهت تکميل مرحله‌ي کلسيناسيون به داخل کوره ديجيتال منتقل و تحت يک برنامه‌ريزي دمايي مشخص قرار داده ميشود. به اين ترتيب که يک ساعت در دماي °C250، دو ساعت در دماي °C450، يک ساعت در دماي °C550 و دو ساعت نيز در دماي°C 650 در کوره حرارت داده ميشود، سپس آن را خارج و به داخل ظرف دسيکاتور منتقل نموده تا به دماي محيط برسد. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد کچي به دست خواهد آمد. به منظور شناسايي کاتاليست سنتز شده، آناليز XRD و همچنين آناليز XRF انجام ميشود.
در شکل‌هاي (3-16) و (3-17)، به ترتيب نتايج آناليزهاي XRD و XRF براي نمونه Pcat(12) آورده شده است.
شکل (3-16)، ديفراکتوگرام XRD براي فوتوکاتاليست Pcat(12)
شکل (3-17)، آناليز XRF براي فوتوکاتاليست Pcat(12)
د-B ) فوتوکاتاليست Pcat (13) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-5)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(13) شامل 06/27? TiO2(P25) دوپه شده در نانوزئوليت فوجاسيت NaX ميباشد. روش ساخت فوتوکاتاليست Pcat(13) به شرح زير ميباشد :
در سنتز اين فوتوکاتاليست مشابه آنچه که در بخش (د-A)، توضيح داده شد دقيقاً عمل ميشود با اين تفاوت که قبل از قرار گرفتن نمونه در حمام آب گرم°C 60 به مدت 7 روز، مقدار 43/1 گرم TiO2(P25) به سل آلومينوسيليکات تهيه شده افزوده و بعد به داخل حمام آب گرم انتقال مي‌يابد، مابقي مراحل مشابه آنچه در بخش قبلي توضيح داده شده عيناً تکرار ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد به دست خواهد آمد.
د-C ) فوتوکاتاليست Pcat (14) :
طبق نتايج آناليز XRF در جدول (3-5)، مشاهده ميشود که فوتوکاتاليستPcat(14) شامل 62/13? TiO2(P25) دوپه شده در نانوزئوليت فوجاسيت NaX ميباشد. روش ساخت فوتوکاتاليست Pcat(14) به شرح زير ميباشد :
در سنتز اين فوتوکاتاليست مشابه آنچه که در بخش (د-A)، توضيح داده شد دقيقاً عمل ميشود با اين تفاوت که قبل از قرار گرفتن نمونه در حمام آب گرم °C60 به مدت 7 روز، مقدار 72/0 گرم TiO2(P25) به آلومينوسيليکات تهيه شده افزوده و بعد به داخل حمام آب گرم انتقال مي‌يابد، مابقي مراحل مشابه آنچه در بخش قبلي توضيح داده شده عيناً تکرار ميشود. در پايان کاتاليست سنتز شده به صورت يک پودر جامد سفيد
