Date of Award

11-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Chemistry

First Advisor

Dr. Ahmed Alzamly

Second Advisor

Dr. Muna Bufaroosha

Abstract

Solar energy is free, most abundant among all renewable energy sources. Energy from the sun reaches the earth surface at a rate of 1.2 X 105 TW by far, exceeding the current world energy consumption of 17 TW (1TW = 1012 J/s). Accordingly, development of visible light driven photocatalysts is of considerable interest in clean and renewable energy, as well as in wastewater treatment.

In that context, BiOCl and BiOBr and three different mole ratio composites were prepared, characterized using UV-vis DRS, PXRD, BET, SEM, and EDX and their photocatalytic activity for the photoreduction of 4-NA was evaluated. Results show that varying the mole ratio of BiOCl and BiOBr in the composites has no effect on the band gap energy. XRD patterns confirm the purity of the samples and SEM images show that pure BiOCl and BiOBr have a flake like morphology, However, prepared composites showed agglomerated particles. Moreover, BiOCl showed the lowest surface area of 3.30 m2/g, compared to the prepared composites where BiOCl50%/BiOBr50% showed the highest surface area of 4.72 m2/g. BiOCl75%/BiOBr25% presented higher photocatalytic activity compared to pure BiOCl and BiOBr indicating that the formation of a heterojunction facilitates electron transfer for photoreduction.

In addition, the highest photocatalytic activity of BiOCl75%/BiOBr25% was synthesized incorporating different rGO ratios. Results confirm the successful incorporation of rGO into the composite. Also, their photocatalytic activity was evaluated for the photoreduction of 4-NA, where composite of 5%rGO load exhibited the highest photocatalytic activity.

Arabic Abstract

الطاقة الشمسية مجانية، وهي أكثر وفرة بين جميع مصادر الطاقة المتجددة. تصل الطاقة القادمة من الشمس إلى سطح الأرض بمعدل 1.2 X 105 TW. وهو ما يتجاوز استهلاك الطاقة العالمي الحالي البالغ 17 TW وبناء على ذلك فإن تطوير المحفزات الضوئية له أهمية كبيرة في الطاقة النظيفة والمتجددة، وفي معالجة مياه الصرف الصحي. في السنوات الأخيرة جذبت دراسة المحفزات الضوئية لأشباه الموصلات الكثير من الاهتمام نظرا لإمكانيتها في التطبيقات البيئية.

تم تحضير مركبات BiOCl و BiOBrومركباتها ذات النسب المولية المختلفة وتم تميزها باستخدام UV-vis DRS, PXRD, BET, SEM, and EDX. ثم تم تقييم نشاطها الحفازي من خلال الاختزال الضوني لـ para-nitroaniline. أظهرت النتانج أن تغير النسب المولية لمركباتBiOCl و BiOBr ليس له تأثير على قيمة الفجوة الضونية. أثبتت نتانج الـ XRD نقاوة العينات المحضرة بالاضافة الى نتائج الـ SEM التي أظهرت أنBiOCl و BiOBrلديها شكل رقائق أما العينات المحضرة بنسب مختلفة فتمتلك شكل تراكب وتجمع جزيئات. أظهر مركب BiOCl أقل مساحة سطح بقيمة 3.30 m2/g أما المركبات المحضرة فأظهرت مساحة سطح أعلى حيث ان مركب BiOCl50%/BiOBr50% أظهر مساحة سطح بقيمة 4.72 m2/g. أما بالنسبة إلى النشاط الحفازي للمركبات أظهر مركب BiOCl75%/BiOBr25% أعلى نشاط مما يشير إلى دورتكوين heterojunction الناجح في تسهيل عمليه انتقال الإلكترونات لإكمال عمليه الاختزال الضوئي.

بناء على هذه النتانج تم تحضير ternary heterojun باستخدام مركب ذو النسبة المولية BiOCl75%/BiOBr25% و rGO لتحضير ثلاث مركبات بثلاث نسب كتل مختلفة من rGO. ثم تم اختبار نشاطها أيضا لتفاعل اختزال مركب para-nitroaniline. تؤكد النتانج الدمج الناجح لـ rGO في BiOCl75%/BiOBr25% على دور rGO في تقليل معدل إعادة التركيب، حيث يظهر BiOCl75%/BiOBr25%٪ rGO أعلى نشاط حفاز ضوني.

Download

Included in

Chemistry Commons

COinS