تثبیت نانوذرات TiO۲ برروی آلومیناسیلیکات طبیعی فرآوری شده جهت تولید هیدروژن: ارزیابی اثر فرآوری شیمیایی پایه و شرایط عملیاتی فرآیند

در پژوهش حاضر، فرآیند فتوکاتالیستی شکافت آب برروی نانوذرات تیتانیای تثبیت شده بر پایه زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت و نیز کلینوپتیلولیت فرآوری شده به روش 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 به روش تعویض یونی، ترکیب تیتانیا- کلینوپتیلولیت فرآوری شده حاوی ۱۰% وزنی TiO۲ به روش 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 کلوخه های کمتر، توزیع بهتر ذرات TiO۲ و برهم کنش قوی تر بین پایه و فلز بوده که ناشی از مساحت سطح بیشتر و دسترسی بیشتر به میکروکانال های زئولیت، بواسطه پایه فرآوری شده، است. توزیع مناسب ذرات TiO۲ منجر به افزایش تعداد سایت های فعال سطحی و بازده جدایش بیشتر جفت های الکترون- حفره شده که در نتیجه آن فعالیت فتوکاتالیستی افزایش می یابد. استفاده از کلینوپتیلولیت فرآوری شده منجر به افزایش ۳۰% تولید هیدروژن در مقایسه با فتوکاتالیست بر پایه کلینوپتیلولیت خام می شود. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی، حداکثر مقدار هیدروژن تولیدی (µmol g-۱ h-۱ ۷۴/۸۵۹) در شرایط بهینه زمان واکنش h ۴، pH بازی برابر با ۱۰ و مقدار کاتالیست g/L ۱ به دست آمد که این میزان در مقایسه با نیمه رسانای TiO۲ خالص به عنوان نمونه مرجع، حدودا افزایش دوازده برابری دارد.

کلیدواژه ها:

هیدروژن ، توزیع حالت جامد ، تبادل یونی ، شکافت آب ، پارامترهای عملیاتی