Date of Award
4-2020
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science (MS)
Department
Chemistry
First Advisor
Ahmed H. Alzamly
Second Advisor
Haythem Ali Mohammad Saadeh
Third Advisor
Nathir Al-Rawashdeh
Abstract
The present thesis focuses on the design and synthesis of novel visible light photocatalysts for CO₂ utilization. In recent years, Bi-based materials have shown remarkable photocatalytic activity in the field of CO₂ reduction. Particularly, BiNbO4 has many promising applications as a visible light-harvesting material due to its bandgap position and orbital hybridization. In this study, an intensive effort has been made to study the effect of different reaction parameters such as temperature and pH of the different synthetic methodologies applied. The new photocatalytic materials have been characterized using different characterization techniques including PXRD, BET, SEM, EDX, and UV-Vis DRS. Since the activity of BiNbO₄ is limited due to the high recombination rate of the photogenerated electron-hole pairs and the low surface area, to minimize this effect, reduced graphene oxide modified BiNbO₄ composite material was fabricated using simple mechanical mixing. Moreover, Ti-based amine-functionalized metal-organic frameworks (MOFѕ) modified BiNbO₂ hybrid material was also prepared. The activity of prepared BiNbO₄/r-GO heterojunction photocatalysts was examined for the cycloaddition of CO₂ with propylene oxide as a photocatalytic model reaction. Interestingly, no polymeric material was formed and selective cyclic propylene carbonate in high yield was obtained, with the highest yield obtained when using 5% r-GO by mass. Furthermore, the activity of BiNbO₄/NH₂-MIL-125(Ti) was found to increase upon the addition of 50% NH₂-MIL-125(Ti) by mass.
Recommended Citation
Bakiro, Maram Yahya, "Synthesis, Characterization, Electronic Structure of Reduced Graphene Oxide and NH₂-MIL-125(Ti) Modified BiNbO₄ and Their Photocatalytic Activities" (2020). Chemistry Theses. 10.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/chem_theses/10
Comments
الهدف من هذه الأطروحة هو تصميم وتحضير مواد جديدة لها القدرة على التحفيز الضوئي واستخدامها في تفاعلات ثاني أوكسيد الكربون. في السنوات الأخيرة، أظهرت المواد العضوية المكونة من عنصر البزماث نشاطًا تحفيزيًا رائعًا في مجال الحد من ثاني أوكسيد الكربون. على وجه الخصوص BiNbO₄الذي يتمتع بالعديد من الخصائص و التطبيقات الواعدة في مجال التحفيز الضوئي وذلك بسبب بنيته الاكترونية والمدارية التي تنشط في نطاق الضو المرئي. حيث اثبتت الدراسات الحديثة مدى فاعليته في مجال صناعة غاز ثاني أوكسيد الكربون. في هذه الأطروحة، تمت دراسة تأثير معاملات التفاعل المختلفة مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة على البنية الذرية وخصائص BiNbO₄ المحضر. تم توصيف المواد التحفيزية الجديدة المحضرة باستخدام تقنيات توصيف مختلفة بما في ذلك PXRD و BET و SEM و EDX و UV- Vis DRS . نظرًا لأن نشاط BiNbO₄ محدود بسبب سرعة معدل إعادة معادلة الشحنات المولدة ضوئيًا وكذلك مساحة السطح المنخفضة نسبيا، تم تصنيع مادة BiNbO₄المعدلة بأوكسيد الجرافين المختزل باستخدام الخلط الميكانيكي. علاوة على ذلك، تم تحضير BiNbO₄ المعدل باستخدام مادة ( MOFѕ ) المصنة من التيتانيوم NH₂-MIL-125 (Ti) . تم تحديد نشاط المحفزات الضوئية المعدلة بأوكسيد الجرافين المختز BiNbO₄ / r-G تحت اشعة الضوء المرئي بإضافة ثاني أكسيد الكربون لأوكسيد البروبيلين كتفاعل نموذجي. من المثير للاهتمام أنه لم يتم تكوين أي مادة بوليمرية وتم الحصول على cyclic propylene carbonate بشكل انتقائي وبكمية وفيرة. مع الحصول على أعلى إنتاجية عند استخدام خمسة بالمئة من أوكسيد الجرافين المختزل. علاوة على ذلك، تم زيادة نشاط BiNbO₄/NH2-MIL-125 (Ti) عند إضافة خمسين بالمئة (Ti) NH₂-MIL-125 .