دفاعیه دکتری در دانشکده شیمی

دفاعیه دکتری در دانشکده شیمی

خانم سمیه موذن فردوسی دانشجوی دکتری شیمی، در تاریخ 26/8/95 از رساله دکتری خود تحت عنوان" تهیه و شناسایی هیبریدهای گرافنی با ترکیب‌های روی و مس برای تولید جریان نوری و هیبریدهای گرافن اکسید برای جذب یون­های Hg²⁺، Pb²⁺، Cd²⁺، Cu²⁺ و Ni²⁺" با راهنمایی خانم دکتر آزاده تجردی دفاع خواهدکرد.

استاد راهنما: دکتر آزاده تجردی

استاد مشاور: دکتر روح ا... زارع دورابی

هیات داوران: دکتر علیرضا محجوب، دکتر سعید دهقان پور، دکتر محمدرضا نعیمی جمال و دکتر فرانک منطقی.

این جلسه ساعت  8 صبح روز چهارشنبه در اتاق کنفرانس دانشکده شیمی برگزار خواهد شد.

چکیده : در این تحقیق نانوصفحه‌های گرافن کم لایه با فرآیند تک مرحله‌ای ساده­تر و ارزان­تر نسبت به روش هومرز تهیه شدند. این فرآیند شامل اکسایش ملایم گرافیت در مخلوط اسید-پتاسیم پرمنگنات در دمای ^°C60 بود. در این فرآیند تاثیر مقدار اکسنده و زمان واکنش، روی میزان اکسایش و جدا شدن لایه‌های گرافیت مورد بررسی قرار گرفت. گرافن تهیه شده بدون نیاز به اصلاح محلول در آب بود و با کمک روش‌های FT-IR، XPS، XRD، Raman، AFM، TEM، SEM، زتا پتانسیومتری و مشخصه‌یابی جریان-ولتاژ مورد شناسایی قرار گرفت. همچنین رنگدانه روی فتالوسیانین تترا کربوکسیلیک اسید (ZnPc(COOH)₄)، در فرآیندی سریع و بدون حلال و با کمک امواج ریز تهیه شد. فرآیند آبی-حرارتی نیز برای تهیه‌ی نانوذرات روی سولفید پوشیده شده با مولکول 3-مرکاپتو پروپیونیک اسید (MPA)، نانوذرات روی اکسید عامل‌دار شده با لیگاند 4،'4-بی­پیریدین (bipy) و نانوصفحه­های مس اکسید استفاده شد.

نانوهیبریدهای تهیه شده در این تحقیق بر پایه­ی نانوذرات روی سولفید و روی اکسید تهیه شده بودند. برای تشکیل نانوهیبریدهای بر پایه‌ی روی سولفید، روش تک مرحله‌ای ساده و نو طراحی و استفاده شد. این نانوهیبریدها خود به دو دسته تقسیم شدند. در دسته‌ی اول، رنگدانه‌ی روی فتالوسیانین و محلول آبی گرافن آماده شده به کار رفتند. در دسته‌ی دوم، از نانوصفحه‌های مس اکسید و گرافن استفاده شد. نانوهیبریدهای بر پایه‌ی روی اکسید نیز از محلول آبی گرافن آماده شده و رنگدانه‌ی روی فتالوسیانین بر اساس روشی ساده و نو تهیه شدند. نانوهیبریدهای تهیه شده با روش‌های مختلفی مانندXRD ، TEM، SEM، FT-IR، Raman، PL و DRS شناسایی شدند. سپس با بررسی خواص نوری و فوتوالکتروشیمیایی آن‌ها، مقدار بهینه‌ی هر یک از اجزا در نانوهیبریدهای دو جزیی و سه جزیی براساس بالاترین پاسخ نوری تعیین شد. فوتوالکترودهای نانوهیبریدها و اجزای آن‌ها با روش نشاندن نمونه روی سطح شیشه‌ی رسانای ITO آماده شدند. خواص فوتوالکتروشیمیایی فوتوالکترودها نیز با روش‌های کرونوآمپرومتری، ولتامتری چرخه­ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی تحت تابش نور مریی بررسی شدند. مکانیسم انتقال بار، تولید جریان نوری و نقش هر ‌یک از اجزا در نانوهیبریدها مورد ارزیابی قرار گرفتند. روش­های طراحی شده برای تهیه­ی نانوهیبریدها و انتخاب نیمه­هادی­های نوع p شامل مس اکسید و روی فتالوسیانین، روی بهبود خواص نوری ترکیب­های روی اکسید و روی سولفید بسیار موثر بودند و موجب افزایش چشمگیر تولید جریان نوری آن­ها در ناحیه­ی مریی شدند. افزودن گرافن به نانوهیبریدها نیز موجب افزایش توانایی آن­ها در جذب نور مریی و جداسازی بارها شد که افزایش قابل توجه تولید جریان نوری را به دنبال داشت.

همچنین نانوصفحه­های گرافن اکسید با روش اصلاح شده‌ی هومرز تهیه شدند. سپس با روشی جدید و کارآمد با لیگاندهای معدنی 2،'2-دی پیریدیل آمین (DPA) و 2-کربوکسالدهید تیوسمی‌کاربازون(2-PTSC) ، در آزمایش‌های جداگانه عامل‌دار شد. اتصال لیگاندها به سطح گرافن اکسید با روش‌های شناسایی FT-IR، XPS، XRD، CHNS، AFM و SEM تایید شد. سپس هیبرید گرافن اکسید با لیگاند DPA، در جذب هم­زمان‌ یون‌های فلزی Pb²⁺، Cd²⁺، Cu²⁺ و Ni²⁺ به کار رفت. هیبرید گرافن اکسید با لیگاند 2-PTSC نیز به عنوان جاذب‌ یون Hg²⁺ استفاده شد. برای بازدهی بیشتر فرآیند جذب امواج فراصوت نیز به کار گرفته شد. بهینه‌سازی متغیرهای تاثیرگذار روی ظرفیت جذب شامل مقدار جاذب، pH، زمان و غلظت اولیه‌ی ‌یون فلزی با روش طراحی آزمایش و به کمک طرح مرکب مرکزی انجام گرفت. تاثیر هر ‌یک از متغیرها و برهم‌کنش میان آن‌ها روی ظرفیت جذب جاذب با کمک روش سطح پاسخ مطالعه شدند. مکانیسم فرآیند جذب نیز با بررسی مدل‌های هم­دمای جذب سطحی لانگمویر و فرندلیچ بررسی شد. همچنین کارایی جاذب­ها روی چند نمونه‌ی حقیقی امتحان شد. لیگاندهای انتخاب شده، روش اصلاح گرافن اکسید، روش بهینه‌سازی متغیرها و استفاده از امواج فراصوت در فرآیند جذب موجب افزایش چشمگیر ظرفیت جذب گرافن اکسید شدند.

واژه‌های کلیدی: نانوهیبرید، گرافن، روی سولفید، روی اکسید، رنگدانه، روی فتالوسیانین، مس اکسید، جریان نوری، گرافن اکسید، 2،'2-دی پیریدیل آمین، 2-کربوکسالدهید تیوسمی‌کاربازون، جذب، بهینه‌سازی.