طراحی و ساخت نانوساختارهای آلی- فلزی متخلخل ایتریم و بررسی کاربرد آن در زمینه جذب گاز متان: بهینه سازی فرایند با استفاده از مطالعات سیستماتیک

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، ، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

چکیده

در این پژوهش چارچوب آلی- فلزی متخلخل ایتریم به عنوان نانومواد متخلخل نوین به کمک روش مقرون به صرفه، سازگار با محیط زیست و موثر اولتراسونیک به همراه مایسل معکوس ساخته شدند. تکنیک‌های شناسایی متفاوتی همچون پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیزهای گرماسنجی حرارتی (TGA) و تفاضلی (DSC)، طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و تکنیک جذب نیتروژن (BET) به منظور مشخصه‌یابی خواص فیزیکوشیمیایی نمونه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج طراحی آزمایشات نشان داد که پارامترهای تجربی موثر بر میزان جذب آلاینده متان شامل دما، مدت زمان انجام واکنش و فشار می‌باشند که این پارامترها و بر همکنش بین آنها با استفاده از روش Fractional Factorial Design مورد طراحی قرار گرفتند. کنترل فرآیند توسط آنالیز واریانس و روش شناسی سطح- پاسخ (RSM) مورد مطالعه قرار گرفت به طوری که RSM امکان تولید نانومواد متخلخل با شرایط بهینه تجربی به منظور دستیابی به بیشترین مقادیر جذب گاز آلاینده متان را مورد بررسی قرار داد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and manufacturing of Y-metal organic framework and its application in adsorption of CH4 gas pollution: optimization of the process using systematic studies

نویسندگان [English]

  • Daryoush Afzali 1
  • Ghasem Sargzi 1
  • Moslem Afzali 2
1 Department of Environment, Institute of Advanced Science and Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Industrial and Advanced Technology, Kerman, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Science, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
چکیده [English]

In this study, Y-metal organic framework as a novel porous material was synthesized by affordable- ecofriendly and effective method of ultrasound assisted reverse micelle. Relevant analyses including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermo-gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis were applied for physicho-chemical characterization of the products. Results obtained from experimental design showed that the experimental parameters affected on adsorption of CH4 gas pollution included temperature, time duration and pressure. These parameters and their interactions were designed by fractional factorial design method. The control of procedure was studied by analysis of variance and response surface methodology (RSM). RSM investigated the possibility of the Y-metal organic framework in optimal conditions to achieve maximum adsorption of CH4 pollution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Y-metal organic framework
  • Ultrasonic assisted reverse miceele method
  • Factorial design
  • Adsorption of CH4 pollution

مراجع

[1] F. Brilli, B. Gioli, S. Fares, T. Zenone, D. Zona, B. Gielen, F. Loreto, I. Janssens, R. Ceulemans.  EGU General Assembly Conference Abstracts. 2015.
[2] L. Bai, B. Tu, Y. Qi, Q. Gao, D. Liu, Z. Liu, L. Zhao, Q. Li, Y. Zhao. Chemical Communications. (2016).
[3] F. Dai, W. Fan, J. Bi, P. Jiang, D. Liu, X. Zhang, H. Lin, C. Gong, R. Wang, L. Zhang. Dalton Transactions 45 (2016) 61.
[4] S.C. Anenberg, D. Shindell, M. Amann, G. Faluvegi, Z. Klimont, G. Janssens-Maenhout, L. Pozzoli, R. Van Dingenen, E. Vignati, L. Emberson. Separation and Purification Technology 94 (2012) 124.
[6] A. Chakraborty, S. Bhattacharyya, A. Hazra, A.C. Ghosh, T.K. Maji. Chemical Communications 52 (2016) 2831.
[7] N.A. Khan, S.H. Jhung. Coordination Chemistry Reviews 285 (2015) 11.
[8] L. Esrafili, A.A. Tehrani, A. Morsali. Ultrasonics Sonochemistry 39 (2017) 307.
[9] L. Xu, H. Gong, L. Deng, F. Long, Y. Gu, J. Guan. ACS applied materials & interfaces 8 (2016) 9395.
[10] C. Zhen, R. Chen, L. Wang, G. Liu, H.-M. Cheng. Journal of Materials Chemistry A 4 (2016) 2783.
[11] D. Hudry, J.-C. Griveau, C. Apostolidis, O. Walter, E. Colineau, G. Rasmussen, D. Wang, V.S.K. Chakravadhaluna, E. Courtois, C. Kübel. Nano Research 7 (2014) 119.
[12] S. Ashley, R. Fenner, W. Nuttall, G.T. Parks. Energy Conversion and Management 101 (2015) 136.
[13] M. Alhamami, H. Doan, C.-H. Cheng. Materials 7 (2014) 3198.
[14] G. Sargazi, D. Afzali, A. Mostafavi, S.Y. Ebrahimipour. Journal of Solid State Chemistry 250 (2017) 32.
[15] G. Sargazi, D. Afzali, N. Daldosso, H. Kazemian, N. Chauhan, Z. Sadeghian, T. Tajerian, A. Ghafarinazari, M. Mozafari. Ultrasonics sonochemistry 27 (2015) 395.
[16] G. Sargazi, D. Afzali, A. Mostafavi, A novel microwave assisted reverse micelle fabrication route for Th (IV)-MOFs as highly efficient adsorbent nanostructures with controllable structural properties to CO and CH4 adsorption: Design, and a systematic study.
[17] S. Babitha, P.S. Korrapati. RSC Advances 5 (2015) 26475.
[18] J.A. Gould, H.S. Athwal, A.J. Blake, W. Lewis, P. Hubberstey, N.R. Champness, M. Schröder. R. Soc. A 375 (2017) 20160334.
[19] M. Mofarahi, F. Gholipour. Microporous and Mesoporous Materials 200 (2014) 1.
[20] S. Himeno, T. Komatsu, S. Fujita. Journal of Chemical & Engineering Data 50 (2005) 369.
[21] P. Tomkins, A. Mansouri, S.E. Bozbag, F. Krumeich, M.B. Park, E.M.C. Alayon, M. Ranocchiari, J.A. van Bokhoven. Angewandte Chemie International Edition 55 (2016) 5467.
[22] M. Zhang, W. Zhou, T. Pham, K.A. Forrest, W. Liu, Y. He, H. Wu, T. Yildirim, B. Chen, B. Space. Angewandte Chemie 129 (2017) 11584.
[23] S. Wang, Q. Guo, S. Liang, P. Li, J. Luo. Separation and Purification Technology 199 (2018) 206.
[24] L. Kan, G. Li, Y. Liu. ACS Applied Materials & Interfaces 12 (2020) 18642.
[25] R. Zhong, Z. Xu, W. Bi, S. Han, X. Yu, R. Zou. Inorganica Chimica Acta 443 (2016) 299.
[26] L. Meng, K. Liu, S. Fu, C. Liang, G. Li, C. Li, Z. Shi. Journal of Solid State Chemistry 265 (2018) 285.
[27] M.S. Alivand, N.H.M.H. Tehrani, M. Shafiei-Alavijeh, A. Rashidi, M. Kooti, A. Pourreza, S. Fakhraie. Journal of Environmental Chemical Engineering 7 (2019) 102946.
شیمى کاربردى روز
دوره 16، شماره 58
فروردین 1400
صفحه 273-286

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار