AgCl негізіндегі нанокомпазиттердің фотокаталитикалық белсенділігі

1.

Әл Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
химия және химиялық технология факультеті
AgCl негізіндегі нанокомпазиттердің
фотокаталитикалық белсенділігі
Орындаған: С.Б. Түгелбай
Диплом жетекші: х.ғ.к., доцент
Б.М. Уралбеков

2.

Жұмыс мақсаты: фотокаталитикалық активтілігі жоғары, AgCl
негізіндегі нанокомпазиттерді механохимиялық активация үдерісі
арқылы синтездеу.
Осы мақсатқы жету жолында келесі міндеттер қарастырылады:
• AgCl негізіндегі нанокомпазиттерді механохимиялық синтездеу
жүйелерін таңдау
• Жүйелерді механоактивтендіруге және алынған өнімдерді
термоөңдеу үшін қолайлы болатын жағдайларды анықтау;
• Алынған нанокомпозиттердің фазалық құрамын және
морфологиясын физика-химиялық әдістермен сипаттау.
• Синтезделген нанобөлшектер фотокаталитикалық активтілігін
зерттеу

3.

Қазіргі таңда күміс хлориді негізіндегі нанокомпозиттер ғылымның
көптеген салаларында фотокатализатор, жартылай өткізгіш,
антибактериалдық заттар ретінде кеңінен қолданылуда. Осы себептерге
байланысты күміс хлориді негізіндегі нанобөлшектердің жаңа, тиімді,
қарапайым синтез жолдарын ойлап табу және нанокомпозиттердің
қасиеттерін, әсіресе жоғарғы фотокаталитикалық белсенді
нанобөлшектер синтезі ерекше қызығушылық тудырып отыр.
Газды конденсация
әдісі
Жартылай
өткізгіштер
Жоғары энергиялы
бұзу әдісі
Биомедицина
Күміс нанобөлшектері
қолданысы
Лазерлі әдіс
Нанобөлшектерді
синтездеу әдістері
Фотоматериалдар
Плазмохимиялық
әдіс
Золь-гель әдісі
Фотокатализаторлар
Микроэмульсионды
әдіс

4.

Таңдалған жүйелер және оларды механикалық
активтендіру жағдайлары
MA
TSB 7) AgNO3 8 NH 4Cl
AgCl 9 NH 4Cl NH 4 NO3
MA
TSB 9) AgNO3 NH 4Cl 7 NH 4 NO3
AgCl 8 NH 4 NO3
MA
TSB 15) AgNO3 NaCl 7 NaNO3
AgCl 8 NaNO3
MA
TSB 16) AgNO3 NH 4Cl 5C6 H 8O7
AgCl NH 4 NO3 5C6 H 8O7
Параметрлері :
"Активатор-2SL" планетарлы
шарлы диірмені
Болат шарлар
d=0,65 см, m=1,25г
Айналу
жылдамдығы =
3000айн/мин
Шар –үлгі
катынасы =1:20
Синтез
ұзақтығы=20мин
Фотокатализаторл
ар атауы
Қосылыс,i
Ag/AgCl ТSB-7
NH4Cl
AgNO3
Массас
ы, г
4.553
1.447
Ag/AgCl TSB-9
AgNO3
NH4Cl
1.301
0.41
NH4NO3
4.29
AgNO3
1.24
NaCl
0.43
NaNO3
4.33
AgNO3
0.93
NH4Cl
0.27
С6H8O7
4.8
Ag/AgCl TSB-15
Ag/AgCl TSB-16

5.

Механохимиялық активация реакция механизмі
Мак Кормик соңғы өніммен сұйыту
реакция механизмі.
Бұл схема негізінен барлық
галогенидтерге жарайды. Мұнда NaNO3
сұйылтқыш ретінде қолданылған.
Реакция нәтижесінде Ag/AgCl
түзілгендігін көруімізге болады.
Реакцияға сұйылтқыштар агломерация
үдерісі орын алмауы үшін қосылады.

6.

Рентген фазалық талдау нәтижелері
Ag/AgCl TSB-7 құрамы РФА
нәтижелері:
NH4NO3 - 88.8 %;
AgCl - 10.8 %;
Ag - 0.4 %;
L (AgCl) = 125 нм
Ag/AgCl TSB-9 құрамы РФА
нәтижелері:
AgCl -44.9 % ;
NH4NO3 (romb) -37.2 %;
NH4Cl - 15.5 %;
Ag -2.4 %
L (AgCl) = 114 нм

7.

Ag/AgCl TSB – 7; Ag/AgCl TSB - 9 нанокомпозиттерінің СЭМ және ДРС көрінісі және
размерлері
Ag/AgCl TSB-7
нанокомпозит терінің СЭМ
және ДРС көрінісі және
размерлері:
СЭМ бойынша : 70 – 250 нм
ДРС бойынша : Ag/AgCl 100÷150 нм
Ag/AgCl TSB - 9
нанокомпозит терінің СЭМ
және ДРС көрінісі және
размерлері:
СЭМ бойынша - 50 – 250нм
ДРС бойынша : Ag/AgCl 147 нм

8.

Термоөңдеу арқылы мақсатсыз өнімнен арылу сатысы
350 C
1) AgCl 9 NH 4Cl NH 4 NO3
AgCl 9 NH 3 9 HCl H 2O N 2 O2
350 C
2) AgCl 8 NH 4 NO3
AgCl 16 H 2O 8 N 2 4O2
3) AgCl 8 NaNO3 AgCl 8 NaNO3
3500 C
4) AgCl NH 4 NO3 5C6 H 8O7 AgCl N 2 O2 H 2O 5C6 H 8O7
3500 C
Термиялық өңдеу 300-3500С та 2-2,5 сағат бойы орындалған болатын. Келтірілген
температуралар заттардың физикалық қасиеттеріне байланысты таңдалған.
Ag/AgCl ТSB-7;
Ag/AgCl TSB-15;
Ag/AgCl TSB-16
нанокомпазиттерінің
термөңдеуден кейінгі
суреттері

9.

Ag/AgCl TSB-7 және Ag/AgCl TSB-9 фотокатализаторының ТЭМ және РФА нәтижелері
4000
AgCl
Ag
AgCl
Ag
Ag
1000
AgCl
AgCl
AgCl
2000
а)
AgCl
3000
а)
0
26
30
40
50
60
70
2 THETA degrees
41 B H2O
AgCl
Ag
б)
б)
Термоөңдеуден кейінгі
а) Ag/AgCl TSB-7 және
б) Ag/AgCl TSB-9
фотокатализаторларының
рентгенограммасы.
Ag/AgCl TSB-7 және Ag/AgCl TSB-9 фотокатализаторының ТЭМ нәтижелері :
а) Ag/AgCl TSB-7 фотокатализаторының кіші бөлігінің
диаметрі 6,5 нанометрді көрсетті
б) Ag/AgCl TSB-7 фотокатализаторының размерлері ≈ 70
нм шамасында болды.

10.

Синтезделген нанокомпозиттердің фотокаталитикалық белсенділігін тексеру
МК ерітіндісінің 40 мл алып 50мл
стаканға құйып үстіне 0,04г нанобөлшек
салынды.
Сосын
магнитті
араластырғышта араластырылды.
Бастапқыда
стакан
сырты
альюминді фальга қағазымен бекітіліп
30 мин араластырылды. Мақсат: күн
көзі түспей жатып нанобөлшектердің
ерітіндімен
жақсылап
араласып
үлгеруінде.
Үдеріс
күн
сәулесі
астында
жүргізілді. Әр 30 мин сайын үлгі
алынып
отырылды.
Тәжірибе
органикалық бояғыш түссізденгенге
дейін жүргізілді.
МК
концентрациясы
СФ-56
(спектрофотометр)
құрылғысында
оптикалық тығыздық анықтау арқылы
өлшенді.
МК - Метилен көгілдірі (С0.1г/л)

11.

Фотокатализаторларының МК-ін түссіздендіру графиктері
0
30min
60min
90min
120min
150min
180min
Ag/AgCl (TSB-15)
1,2
Absorption
1,0
0,8
1,8
Ag/AgCl (TSB-7)
1,6
1,4
1,2
Absorption
1,4
0
30min
60min
90min
120min
0,6
1,0
0,8
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0,0
0,0
200
300
400
500
600
700
Wavelengh (nm)
200
800
Ag/AgCl (TSB-16)
0,8
300
400
500
600
700
800
Wavelengh (nm)
0
30min
60min
90min
120min
150min
1,0
0
30 min
60 min
90 min
Ag/AgCl (TSB-9)
1,6
Absorption
1,2
Absorption
Ag/AgCl TSB-15,
Ag/AgCl TSB-7
Ag/AgCl, TSB-16
Ag/AgCl TSB-9
фотокатализато
рларының МКін түссіздендіру
графигі
0,6
0,4
0,8
0,4
0,2
0,0
0,0
200
300
400
500
600
Wavelengh (nm)
700
800
200
400
600
Wavelengh (nm)
800
Жүргізіліп
отырған
реакциялардың
барлығы
көрінетін
жарық астында
жүргізілген

12.

Фотокатализаторларының метилен көгілдірін ыдырату салыстырмалы
графигі
1,6
1,4
1,2
Absorption
Ag/AgCl TSB-15
және Ag/AgCl
TSB-16
фотокатализато
рларының
метилен
көгілдірін
ыдырату
салыстырмалы
графигі
Ag/AgCl (TSB-15)
Ag/AgCl (TSB-16)
Ag/AgCl
TSB-15
Ag/AgCl
TSB-7
Ag/AgCl
TSB-16
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1,8
1,6
Уақыт
3 сағ.
2 сағ.
1 сағ.
30
мин.
30
минут
Ag/AgCl (TSB-9)
Ag/AgCl (TSB-7)
1,4
1,2
Absorption
200
Ag/AgCl
TSB-9
Time (min)
Ag/AgCl TSB-9
және Ag/AgCl
TSB-7
фотокатализато
рларының
метилен
көгілдірін
ыдырату
салыстырмалы
графигі
Фотокатализ
аторлар
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
20
40
60
Time (min)
80
100
120
Синтезделген нанобөлшектердің
фотокаталитикалық
активтілігін зерттегенімізде,
жоғарғы белсенділік көрсетті.
Фотокатализаторлар ішіндегі ең
жоғарғы белсенділік көрсеткені
Ag/AgCl TSB-9 болды, ол 30
минутта метилен көгілдірін
түссіздендірді

13.

Ag/AgCl-дың органикалық ластағыштарға әсер ету механизмі
Ag/AgCl
фотокатализаторын
ың ультракүлгін
сәулесі астында
әсер ету механизмі
Ag/AgCl
фотокатализаторын
ың көрінетін
жарық сәулесі
астында әсер ету
механизмі
Ag/AgCl-дың органикалық
ластағыштарға әсер ету механизмі
кезінде жұретін реакция теңдеулері

14.

Қорытынды
AgCl нанобөлшектерін механохимиялық активация үдерісімен синтездеуге келесі
жүйелер таңдалды:
TSB 9) AgNO3 NH 4Cl 7 NH 4 NO3
TSB 15) AgNO3 NaCl 7 NaNO3
TSB 7) AgNO3 8NH 4Cl
TSB 16) AgNO3 NH 4Cl 5C6 H8O7
AgCl негізіндегі нанокомпазиттерінің шарлы планетарлы диірменінде
механохимиялық синтезі үшін келесі қолайлы жағдайлар таңдалды: айналу
жылдамдығы = 3000айн/мин; шар мен үлгі катынасы =1:20; МА ұзақтығы = 20мин.
Метал шар m=1,25г; диаметрі d = 7мм. Болат барабандар V=250 мл. Термоөңдеу үшін
қолайлы жағдайлар анықталды. Т.ө. 300-350 С та 2-2,5 сағат бойы орындалды.
РФА б-ша Ag/AgCl TSB-7 құрамы: AgCl - 44.9%; NH4NO3 (romb) - 37.2%; NH4Cl
15,5% ; Ag - 2.4%
Ag/AgCl TSB-9 құрамы: NH4NO3 - 88.8 %; AgCl - 10.8 %; Ag - 0.4 %; Өлшемдері L
(AgCl) = 114 нм. СЭМ б-ша: Ag/AgCl TSB-7 70 – 250 нм ДРС бойынша : Ag/AgCl 100÷150 нм
СЭМ б-ша: Ag/AgCl TSB-9 - 50 – 250нм ДРС бойынша : Ag/AgCl - 147 нм
ТЭМ б-ша Ag/AgCl TSB-7 фотокатализаторының кіші бөлігінің диаметрі 6,5
нанометрді көрсетті
Ag/AgCl TSB-9 фотокатализаторының размерлері ≈ 70 нм шамасында болды.

15.

• Фотокатализаторлар ішіндегі ең жоғарғы белсенділік көрсеткені
Ag/AgCl TSB-9 болды, ол 30 минутта метилен көгілдірін түссіздендірді.
Фотокатализатор
Уақыт
Ag/AgCl TSB-15
3 сағ.
Ag/AgCl TSB-7
2 сағ.
Ag/AgCl TSB-16
1 сағ. 30 мин.
Ag/AgCl TSB-9
30 минут
2016 - жылы «Ультракүлгін сәулелермен сәулелендіру арқылы AgCl /Ag
нанокомпазиттерін механохимиялық әдіспен синтездеу» атты тезисімен «әл
Фараби әлемі» Халықаралық ғылыми конференциясында жарияланған.
2017 – жылы «Күміс хлориді негізіндегі нанобөлшектерді
механохимиялық жолмен алу және олардың фотокаталитикалық активтілігі»
атты тезисімен «әл Фараби әлемі» Халықаралық ғылыми конференциясында
жарияланған

16.

Назар
аударғандарыңызға
рахмет!!!