سنتز نانو حفره MCM-41 با استفاده از منبع سیلیس استخراج شده از گیاه جگن

نویسندگان

1 Department of Environmental Science, Tarbiatmodares university

2 Natural Resources & Marine Sciences, Tarbiat Modares University

3 Mechanical Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman

4 Electrical & Computer Engineering, Tarbiat Modares

5 Faculty of Chemistry, Iran University of Science a

چکیده

گیاه جگن (Carex riparia) یک علف هرز بوده و یکی از پسماندهای کشاورزی به حساب می?آید. پس از استفاده از مواد آلی این گیاه به عنوان یک منبع انرژی در فرآیند احتراق، مواد بجای مانده غنی از سیلیس بوده که از لحاظ اقتصادی می?تواند یک ماده خام با ارزش جهت تولید مواد سیلیکاتی باشد. هدف این مطالعه بدست آوردن سیلیس خالص از گیاه جگن و همچنین سنتز ماده نانو حفره شش وجهی با ساختار منظم از نوع MCM-41 با استفاده از سیلیس بدست آمده به روش آبی- حرارتی می?باشد. برای رسیدن به درصد خلوص بالای سیلیس استخراج شده، بهینه کردن شرایط در فرآیندهای دمای احتراق، پیش تصفیه گیاه جگن با اسید هیدروکلریک و رفلاکس اسیدی خاکستر جگن جهت حذف ناخالصی?های فلزی از قبیل K، Na، Ca، Mg، Fe، P و غیره انجام شد. بررسی سیلیس استخراج شده با روش پراش پرتو ایکس بیانگر این مسئله بود که با کاهش دمای احتراق پهنای پیک (مربوط به بی شکل بودن سیلیس) افزایش می?یابد. نتایج فلورسانس اشعه ایکس بیانگر درصد بالای 13/91 درصد خلوص سیلیس بدست آمده از گیاه جگن بود که با بکار بردن پیش تصفیه با اسید هیدروکلریکN 1، فرآیند رفلاکس و احتراق در دمای C˚ 600 بدست آمد. MCM-41 سنتز شده با استفاده از روش?های پراش پرتو ایکس (XRD)، اندازه گیری جذب فیزیکی گاز نیتروژن (BET)، آنالیز موج سنجی عبوری مادون قرمز فوریر (FT-IR) و تصاویر میکروسکپ الکترونی (SEM) مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل نانو حفره MCM-41 با ساختار شش وجهی 2d بود. دیگر نتایج آزمایش?های انجام شده نشان داد که میزان سطح ویژه m2/g 787، حجم کلی حفرات m3/g 745/0 و میانگین قطر حفرات nm 78/3 بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesise of nanoporous materials of MCM-41 by the extracted silica from sedge

چکیده [English]

Sedge (Carex riparia), is a weed and waste product of agriculture. After the use of the organic elements as fuels, the leavings including large amounts of silica can be used as economically viable raw material for the production of silica based products. The purpose of this study is obtained of pure silica form sedge and also synthesis of ordered nano porous silica with hexagonal structure, type MCM-41 with hydrothermal method by silica source that extracted from sedge. To attain high-purity of the silica, the optimization of the process conditions of the burning temperature, hydrochloric acid leaching treatment of sedge biomass and acidic reflux process of sedge ash were conducted to remove the metallic impurities such as K, Na, Ca, Mg, Fe, P, etc. X-ray diffraction studies of obtained silica reveal increasing peak width (amorphousity) with decreasing burning temperature. X-ray Fluorescence (XRF) results show that high purity amorphous silica materials with 91.13% were prepared from sedge by applying the 1N hydrochloric acid leaching, refluxing treatment and burning process at 600˚C in electronic furnace. The synthesized MCM-41 were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 physisorption measurements (BET), Fourier transform infrared (FT-IR) spectrometry and scanning electron microscopy (SEM). X-ray diffraction pattern of the resulting MCM-41 revealed typical pattern of 2d-hexagonal mesophase. The other experimental results revealed that the specific surface area was 778 m2/g, total pore volume was 0.745 cm3/g and average pore diameter was 3.78 nm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sedge
  • nano porous silica
  • Amorphous silica
  • MCM-41