Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0825U003895, Дисертація доктора філософії

На здобуття

Доктор філософії, 161, Хімічні технології та інженерія

Дата захисту

Статус

Запланована

Назва роботи

Дослідження модифікованих MOF-матеріалів для очищення води від забруднення пестицидами

Здобувач

Чжоу Чженьтао --,

Керівник Донцова Тетяна Анатоліївна
Опонент Коновалова Вікторія Валеріївна
Опонент Скиба Маргарита Іванівна
Рецензент Чигиринець Олена Едуардівна
Рецензент Миронюк Олексій Володимирович

Опис

Дана дисертація складається з двох напрямів досліджень: перший присвячений дослідженню фотокаталітичної системи на основі композиту NH2-MIL-125/TiO2 з Ti-MOF; другий – дослідженню фотокаталітичної системи M88A@TA-X на основі Fe-MOF, яку або модифікували дубильною кислотою, або прожарювали. В роботі детально досліджується фізико-хімічна структура композитів NH2-MIL-125/TiO2 та їх фотокаталітична активність у розкладанні інсектициду імідаклоприду у воді. Також детально досліджується фізико-хімічна структура матеріалів серії M88A@TA-X, їх фото-Фентон здатність по відношенню до розкладання гербіциду атразину та їх потенційні застосування. Досліджено фотокаталітична активність композитів NH2-MIL-125/TiO2, синтезованих при різних співвідношеннях дозувань TiO2 і TPOT (попередника NH2-MIL-125). Результати показують, що всі композити NH2-MIL-125/TiO2 демонструють кращі каталітичні властивості порівняно з чистим NH2-MIL-125. Крім того виявлено, що матеріал, синтезований із співвідношенням TiO2/TPOT як 1:1 (NH2-MIL-125/TiO2-100%), продемонстрував найбільшу каталітичну активність (видалення 100% імідаклоприду за 90 хвилин). При збільшенні співвідношення TiO2/TPOT з 0.35:1 до 1:1 каталітична активність зростає. Однак подальше збільшення співвідношення TiO2/TPOT (зі 1:1 до 2:1) не призводить до подальшого збільшення каталітичної активності. Тому як репрезентативний матеріал для характеризації було обрано NH2-MIL-125/TiO2-100%. Результати характеризації методами рентгенівського фазового аналізу (РФА), інфрачервоної спектроскопії (ІЧ) та термогравіметричного аналізу (ТГА) показали, що TiO2 успішно вбудовується в композит NH2-MIL-125/TiO2 під час його синтезу і не порушують будову та хімічну структуру NH2-MIL-125. Результати скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) продемонстрували, що TiO2 рівномірно розподіляється на поверхні композиту NH2-MIL-125/TiO2, що полегшує контакт між каталізатором і забруднювачем під час фотокаталітичного процесу. Крім того, результати ультрафіолет-видимої дифузної відбивної спектроскопії (UV-Vis DRS)показують, що ширина забороненої зони композиту NH2-MIL-125/TiO2 становить 2,58 еВ, що нижче, ніж у зразків NH2-MIL-125 (2,68 еВ) і TiO2 (3,36 еВ). Це свідчить про те, що NH2-MIL-125/TiO2 має ширший спектральний діапазон чутливості, що сприятиме більш ефективного фотокаталітичного розкладання забрудників у водних розчинах. У дисертації розглядається вплив різних методів модифікування Fe-MOF (MIL-88A, позначений як M88A) включаючи стадії прожарювання та модифікування дубильною кислотою перед прожарюванням на фото-Фентонівські каталітичні властивості каталізатора M88A@TA-X. Результати показали, що M88A@TA-2, модифікований дубильною кислотою і прожарений при 200 °C, продемонстрував найкращу фото-Фентон активність, досягнувши 100% розкладання атразину протягом 30 хвилин. Константа швидкості реакції становила 0,164 хв⁻¹, що в 32,8 і 5,5 разів перевищувало показники для M88A (0,005 хв⁻¹) і M88A@TA (0,030 хв⁻¹) відповідно. M88A@TA-3 і M88A@TA-4, що синтезовані при вищих температурах, продемонстрували значно знижену або повністю інактивовану активність. Крім того, каталітична активність M88A-2 (синтезованого шляхом прожарювання M88A при 200 °C без модифікації TA) майже не збільшилася порівняно з чистим M88A.. Ці результати підтверджують, що одночасне модифікування дубильною кислотою та прожарювання при температурі 200 °C є вирішальними для підвищення каталітичної активності Fe-MOF (M88A). Окрім оцінки швидкості фото-Фентонового розкладання різних матеріалів також оцінено швидкість розкладання H2O2 під час фото-Фентонової реакції. Результати показали, що при розкладанні такої ж кількості атразину M88A@TA-2 потребував на чверть менше H2O2, ніж M88A, що вказує на те, що ефективність використання H2O2 M88A@TA-2 була в чотири рази вищою, чим M88A. Для дослідження механізму, що лежить в основі фото-Фентонської активності M88A@TA-2, морфологія та фазова структура синтезованого матеріалу були охарактеризовані за СЕМ, трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ) та аналізу питомої поверхні Брунауер-Еммет-Теллер (БЕТ). Результати показують, що M88A@TA-2 має більш пористу структуру порівняно з немодифікованим M88A. Крім того, його площа поверхні, що становить 44 м2/г, значно перевищує площу поверхні M88A (13 м2/г). Більше того, результати характеризації методами РФА, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФEС), ТГА та ІЧ демонструють, що M88A@TA-2 має високо дефектну структуру. Структура зон M88A@TA-2 досліджена за допомогою UV-Vis DRS та РФEС методів. Результати показують, що завдяки дефектам, які впливають на структуру зон, енергія забороненої зони M88A@TA-2 (2,70 еВ) є вищою, ніж у M88A (2,94 еВ), що забезпечує краще поглинання світла.

Дата реєстрації

2025-10-08

Додано в НРАТ

2025-10-08