تحضير وتشخيص خصائص الجسيمات النانوية للمتراكب الشوكي كوبلت كرومايت \ اوكسيد الزركونيوم وتطبيقة على محلول ملون

رسالة ماجستير

اسم الباحث : حمد حميد كاظم سردي الطائي

اسم المشرف : أ. د لمى مجيد احمد ; أ. د مهند موسى كريم

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2021

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

يتضمن هذا العمل العملي ثلاثة أجزاء رئيسية الجزء الأول يوضح تحضير كاشف Luminol و الليكاند ( Luminol- tyrosine ) والمعقد Fe(II)-(Luminol-Tyrosine) وتم تأكيد التحضير من خلال طيف Uv-Visible و طيف FTIR و اطياف HNMR و التحليل الدقيق للعناصر (C.H.N ) و نقطة الانصهار وجدة تهجين المعقد FeL2CL2 بهيئة شكل ثماني السطوح وقد تم اثبات ذلك باستخدام طريقة النسب المولية وقياس الحساسية المغناطسية حيث اتضحت هي 1:2.

ركز الجزء الثاني على تحضير الإسبنيل CoCr2O4 باستخدام طريقة الترسيب المشترك. تم تعديل سطح الإسبنيل CoCr2O4 باختيار ZrO2 لتحسين خواصه. وتم تحضير متراكبات من الإسبنيل المدمج CoCr2O4 مع ZrO2 بنسب مختلفة (1: 2 و 1: 3) باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية كطريقة بسيطة وصديقة للبيئة بناءً على تحليل XRD ، فإن متراكبات الإسبنيل CoCr2O4 و ZrO2 التجارية والإسبنيل CoCr2O4 / ZrO2 بنسب مختلفة (1: 2 و 1: 3) هي أحجام نانو تتراوح من 8.1785 نانومتر إلى 15.5823 نانومتر.

ZrO2 > متراكب 1: 3 < متراكب 1: 2 < إسبنيل CoCr2O4

أعطت أطياف SEM فكرة عن شكل سطح المحفزات الضوئية المدروسة. شكل الإسبنيل CoCr2O4 والباقي المحفزات الضوئية شبه كروية باستثناء ZrO2 كروية الشكل . تم العثور على أحجام الجسيمات التي تم قياسها والتي تم تحديدها من أطياف SEM من 17.89 نانومتر إلى 52.62 نانومتر وجميع العينات المدروسة تعتبر بلورات نانوية. من خلال طيف EDX ، جميع العناصر التي تتكون منها المحفزات الضوئية موجودة ولا يوجد شوائب معها. تكتشف الأطياف عن وجود Co و Cr و Zr و O في كروميت الكوبالت المركب ومواده النانوية المركبة. تم استخدام معادلة Tauc لإيجاد كل أنواع فجوات النطاق للمحفزات الضوئية المدروسة. فجوات النطاق غير مباشرة لجميع العينات وتزداد قيمتها بزيادة نسبة ZrO2. تسلسل قيم فجوات النطاق هو Bg spinel CoCr2O4 <Bg Comp.1: 2 <Bg Comp.1: 3 <Bg ZrO2 ، ويساوي 3.2 eV <4.7 eV <4.8eV <5 eV.

في الجزء الثالث ، تم تطبيق المحفزات الضوئية المدروسة. تم تقدير إزالة اللون الضوئي للمعقد FeL2CL2 عند درجة الحموضة 7.3 باستخدام السبنل CoCr2O4 و ZrO2 التجاري والمتراكبات 1: 2 و 1: 3. التمراكب 1: 3 هو أفضل مركب مقارنة بالمركب 1: 2 ،. تم إ الطبيق للمحفزات الضوئية المدروسة في هذا التفاعل الضوئي هي 0.1 غم / 100 مل و 0.2 غم / 100 مل و 0.3 غم / 100 مل الى السبنل CoCr2O4 و ZrO2 والمتراكب 1: 2 والمتراكب 1: 3 على التوالي. عززت درجة الحرارة المتناقصة إزالة اللون للمعقد المستخدم باستخدام السبنل CoCr2O4 والمتراكب 1: 3 ، ولكنها تثبطت باستخدام ZrO2 . ووجد ان طاقة التنشيط لاستخدام المتراكب 1: 3 أقل من استخدام السبنل CoCr2O4 والتي تساوي -93.1084 كيلو جول مول -1 و -46.2499 كيلو جول مول-1، على التوالي. يعتمد هذا السلوك على هيكل الإسبينيل الذي يتضمن من معدنين مختلفين في حالة أكسدة والتهجين (مثل Co (II) كرباعي السطوح و Cr (III) كثماني السطوح).

Preparation, Characterization of Spinel Cobalt Chromite/Zirconium Oxide Nanocomposite and Application on the Colored Solution

Abstract

This practical work involves three main parts. The first part illustrates the Luminol reagent, Luminol- tyrosine as ligand, and Fe(II)-(Luminol-Tyrosine) complex were prepared. Uv-Visible spectra, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1HNMR), Elemental Micro Analysis (C.H.N), and melting point (m.p) were confirmed prepared the top mention compounds. The hybridization of FeL2Cl2 complex is octahedral, which was investigated by using magnetic sensitivity and mole ratio method and obtained the ratio between Fe(II) and L is equal to 1:2.
The second part focused on the preparation of spinel CoCr2O4 using the co-precipitation method. The surface of spinel COCr2O4 was modified by chosen the ZrO2 to improve its properties. The synthesis composites from incorporated spinel CoCr2O4 with ZrO2 in different ratios (1:2 and 1:3) were performed using the ultrasonic technique as a simple and friendly-environment method. Based on X-ray diffraction (XRD), the spinel CoCr2O4, commercial ZrO2, and spinel CoCr2O4 /ZrO2 composites in different ratios (1:2 and 1:3) are nano-sizes with ranged 8.1785 nm to 15.5823 nm. The sequence of mean crystal sizes values is
ZrO2 < composite 1:3 < composite 1:2 < spinel CoCr2O4.
The scan electron microscopy (SEM ) given an idea of the morphology of the surface of the studied photocatalyst. The spinel CoCr2O4 shape and the rest photocatalysts are found to be quasi-spherical, except ZrO2 has a spherical shape. Based on the SEM analysis, the range of the particle sizes for all studied photocatalysts is found to be from 17.89 nm to 52.62 nm, which conformed to all the studied samples regard as nano-crystals. Through the energy dispersive X-rays (EDX) spectra, that demonstrated the photocatalysts are prepared without any impurity. spectra detect the presence of Co, Cr,Zr and O in the synthesized cobalte cromite and its nanocomposite materials. Tauc equation was used to found the band gaps for studied photocatalysts and found the bandgaps are indirect for all samples. The value of the bandgap for spinel CoCr2O4 increases with increasing the ratio of ZrO2 via the preparation of its composites. The sequence of band gaps values is
Bg spinel CoCr2O4 < Bg Comp.1:2 < Bg Comp.1:3 < Bg ZrO2,
and equal to 3.18 eV < 4.7 eV < 4.8eV< 5 eV, respectively.
In the third part, the application of studied photocatalysts was performed. The photo-decolorization of FeL2Cl2 complex at pH 7.3 was estimated using spinel CoCr2O4, commercial ZrO2, and composites 1:2 and 1:3. The composite 1:3 is the best composite compared with composite 1:2. The optimum doses which used in photo-decolorization of FeL2Cl2 complex are 0.1g/ 100 mL, 0.2 g/100 mL and 0.3g/ 100 mL for using spinel CoCr2O4, ZrO2, composite 1:2 and composite1:3 respectively. The decreased temperature enhanced the decolorization of the complex using spinel CoCr2O4 and composite 1:3 but inhibited the use of ZrO2. The activation energy for using composite 1:3 is less than that using spinel CoCr2O4 , and equal to -93.1084 kJ/mol and -46.2499 kJ /mol, respectively.This behaver depends on structure of spinel that involving from two metals in different oxidation state and hydridization (i.e Co (II) as tetrahaydral and Cr(III) as octahydral).