الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 138 |  |  |
| | | from | 138 | | |
Abstract
تتضمن هذه الرساله تحضير اكاسيد التيتانيوم النقية والمطعمة في الحجم النانومتري. وهذه الأكاسيد هي كالتالي:
[TiO2, C-TiO2, S-TiO2, Cu-TiO2, Fe-TiO2, Fe,S-TiO2, C,S-TiO2]
حيث تم تحليل وتوصيف هذه المواد النانومترية باستخدام عدة تقنيات مختلفة. ايضا تم عمل دراسة للعينات المحضرة ياستخدام التكسير الضوئى الحفزى عن طريق استخدام صبغة الميثلين الازرق كمثال للملوثات العضوية الموجودة فى المياه الملوثة. وقد تم تأكيد عملية التكسير الضوئى عن طريق اختبار كمية الاكسجين الموجودة بالعينة, بالإضافة إلى دراسة و توضيح إمكانية إستخدام التنظيف الذاتى.
وقد شملت الدراسة ثلاثة فصول رئيسية بالإضافة إلي ملخصين أحدهما باللغة العربية والأخر باللغة الإنجليزية وقائمة المراجع الأجنبية التي تم الإستعانة بها في تفسير النتائج وتوضيحها وفيما يلي عرض موجز لمحتويات الدراسة:
الفصل الأول: يتضمن مقدمة عامة وعرض موجز للدراسات السابقة التي تمت على المواد تحت الدراسة و الهدف من الرسالة.
الفصل الثانى: يتضمن طرق التحضير والأجهزة المستخدمة لتوصيف جميع العينات المحضرة بإستخدام تقنيات مختلفة مثل جهازحيود الاشعة السينية(XRD) و الميكرسكوب الالكتروني النافذ(TEM) و الاشعة فوق البنفسجيىة والمرئية(UV-Vis) و جهازتحليل الاشعة تحت الحمراء(FT-IR) وقياس الخواص السطحية بامتزاز النيتروجين على السطح (BET) وجهاز الوميض الضوئى (PL).
وأيضا تم توضيح خطوات كيفية اجراء اختبارات التكسير الحفزى وكمية الاكسجين فى العينات الملوثة (COD) .
الفصل الثالث:يحتوى على نتائج التجارب العملية وتفسيرالنتائج، ويتكون هذا الفصل من ثلاثة أجزاء :
الجزء الأول: يتضمن توصيف للعينات المحضرة باستخدام العديد من التقنيات السابق ذكرها فى الفصل الثانى. وقد أظهرت العينات المحضرة بالطريقة (1) [sol-gel method (Route 1)] وجود نوعين من التركيبات البلوريه لأكسيد التيتانيوم وهما (Anatase, Boorokite) باستثناء العينتان المطعمتان بالنحاس والكبريت فهما (Anatase) فقط، بينما العينات المحضرة بالطريقة (2)
[sol-hydrothermal method (Route 2)] أظهرت كلها التركيب البلورى(Anatase) فقط.
وقد نتج اختلاف ملحوظ فى حجم البلورات للعينات المحضرة باختلاف نوع العنصر المطعم وقد وجد انه يزداد تبعا لهذا الترتيب للعينات المحضرة بالطريقة (1) كالتالى:
Cu-T1 > Fe-T1 > S-T1 > C-T1 > Fe,S-T1 > T1
أيضا العينات المحضرة بالطريقة (2) يزداد حجم البلورات كالآتى :
S-T2 > T2 > C,S-T2 > C-T2 > Cu-T2 > Fe-T2
وقد أكدت نتائج جهاز تحليل الاشعة تحت الحمراء تكوين المواد المحضرة .
وبدراسة خواص الامتصاص للعينات باستخدام جهاز الأشعة فوق البنفسجيىة والمرئية وجد أن العينات لها قدرة على الامتصاص فى المنطقة المرئية وذلك نتيجة نجاح عملية التطعيم.
وقد تم حساب قيمة ال band gaps باستخدام طريقة Tauc ووجدت كالآتى:
العينة
طريقة التحضير
TiO2
Fe-TiO2
Cu-TiO2
S-TiO2
C-TiO2
Fe,S-T1
C,S-T2
الطريقة (1) 3.10 3.02 2.80 3.09 2.86 2.90
--------
الطريقة (2) 3.20 3.06 2.70 2.80 2.76 -------- 2.90
وقد تم دراسة الخواص السطحية للعينات المحضرة ووجد انها كروية صغيرة الشكل.
وأوضحت نتائج جهاز الوميض الضوئى وجود اشعاع فى منطقة اللون الأزرق المخضر وكل عينة لها كثافة اشعاع تختلف عن الأخرى وقد كان ترتيب العينات كالآتى:
T1> S-T1 > Fe,S-T1 > C-T1 > Fe-T1> Cu-T1
بالنسبة لطريقة التحضير الاأولى أما بالنسبة لطريقة التحضير الثانية فكانت كالآتى:
T2 > Fe-T2 > C,S-T2 > C-T2 > Cu-T2 > S-T2
والنقص الملحوظ فى كمية الاشعاع بالنسبة للتطعيمات المختلفة يرجع الى النقص فى عملية اعادة الاتحاد بين الاكترونات والفجوات الموجبة. وتأخر حدوث عملية الاتحاد يؤدى الى زيادة كفاءة المحفز . وقد اتفقت نتائج جهاز الوميض الضوئى مع نتائج التيار الناتج.
تم دراسة التوصيلية الكهربية لكل العينات المحضرة . ووجد ان التيار الناتج فى وجود الضوء أكبرمن الناتج فى الظلام. والتيار الناتج من العينات تم دراسته عند جهد كهربى ثابت يساوى 0.8 فولت ونبضات ضوئية كل 50 ثانية (ضوء مرئى). وقد كان ترتيب العينات على حسب انتاجها للتيار الكهربى فى وجود الضوء المرئى كالآتى :
Fe,S-T1 > S-T1 > Fe-T1 > C-T1 > Cu-T1 > T1
Cu -T2 > C-T2 > C,S-T2 > Fe-T2 > T2 S-T2 >
و قد وجد أن شدة التيار الناتج من العينات تتفق مع نتائج التكسير الحفزى الذى تم فى وجود الضوء المرئى أيضا. ويتولد كلا من الالكترون والفجوة الموجبة نتيجة الاثارة المحفزه بالضوء. عينة أكسيد التيتانيوم المطعمة بالكبريت والناتجة من طريقتى التحضير تميل الى السهولة فى انتاج حاملات الشحنات والالكترونات فى وجود الضوء المرئى.
الجزء الثانى: يتضمن دراسة التكسير الحفزى الضوئى فى وجود الضوء المرئى بأستخدام لمبه قوتها (160 وات) لصبغة الميثلين الأزرق كنموذج لمادة عضوية موجودة فى المخلفات المائية الصناعية.
وقد أظهرت النتائج كفاءة متفاوتة للعينات المحضرة بالطريقة (1) فى تكسير الصبغة كالتالى:
Fe,S-T1> S-T1> Fe-T1> C- T1> Cu-T1.
.وقد حققت عينة أكسيد التيتانيوم المطعمة بالكبريت كفاءة 100 % خلال ثلاث ساعات من التعرض للضوء المرئى ، ووسط حامضى (2.4) ،تركيز ابتدائى للصبغة 20 جزء فى المليون و باستخدام 1 جم/لتر من المحفز.
وقد حققت عينة أكسيد التيتانيوم المطعمة بالحديد كفاءة 91.8 % خلال ثلاث ساعات من التعرض للضوء المرئى ، ووسط شبه متعادل (7.5) ،تركيز ابتدائى للصبغة 5 جزء فى المليون و باستخدام 1 جم/لتر من المحفز.
وقد أوضح أيضا تأثير الضوء المرئى على كفاءة التكسير لصبغة المثيلين الأزرق بالنسبة
للعينات المحضرة بالطريقة الثانية وجود زيادة فى كفاءة التكسيرعن طريق عملية التطعيم
خاصة التطعيم بعنصر الكبريت والنحاس حيث أظهرا كفاءة عالية.
وقد حققت عينة أكسيد التيتانيوم المطعمة بالكبريت كفاءة 100 % خلال ثلاث ساعات من التعرض للضوء المرئى، وسط شبه متعادل (7.5) ،تركيز ابتدائى للصبغة 20 جزء فى المليون و باستخدام
1 جم/لتر من المحفز.
وقد تم دراسة بعض العوامل التى تؤثر على كفاءة التكسير للصبغة بالنسبة للعينتان (Fe-T1,S-T1 (. والعوامل التى تم دراستها هى : تأثير الأس الهيدوجينى للمحلول (العينة الملوثة)، تأثير كمية المحفز، تأثير التركيز الابتدائى للصبغة، تأثير تركيز العنصر المطعم به المحفز و تأثيرعدد من المواد ال(scavengers).
لتحديد الميكانيكية المحتملة التى تتم أثناء التكسير للصبغة باستخدام عينات أكسيدالتيتانيوم, تم استخدام عدد من المواد التى تقوم بمنع عمل .( e- , •O2, •OH, h+)
وفى حالة عينة (Fe-T1) وجد أن ((•OH هو المسئول الأكبر عن حدوث التفاعل وتكسير الصبغة. حيث كان ترتيب ال ROSمن حيث الأكثر تأثيرا كالتالى :
Hydroxyl radicals > holes > electrons > peroxide radicals
وفى حالة عينة (S-T1) وجد أن e-) ) هو المسئول الأكبر عن حدوث التفاعل وتكسير الصبغة.
حيث كان ترتيب ال ROSمن حيث الأكثر تأثيرا كالتالى :
Electrons > hydroxyl radicals > holes > peroxide radicals
الجزء الثالث: يتضمن التطبيقات التالية: اختبار (COD) واختبار التنظيف الذاتى.
بناء على نتائج اختبار (COD) تم حساب كفاءة التكسير الحفزى والذى أوضح نتائج جيدة تؤكد حدوث تكسير للصبغة.
لدراسة تأثير التنظيف الذاتى، تم تطبيق الاختبار علي عينة (S-T1) والذي أعطى كفاءة عالية فى إزالة صبغات ] الميثلين الأزرق، (الميثلين الأزرق + الشاى) والميثيل البنفسجى [ التى تم استخدامها كملوثات فى وجود ضوء الشمس كمصدر للضوء المرئى.