سنتز هدفمند فوتوکاتالیست نانوکامپوزیتی جاذب برای تبدیل گاز خطرناک H2S به سوخت پاک

نویسندگان

1 گروه شیمی‌فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، صندوق پستی 66731-45137 ایران

2 گروه شیمی‌فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، صندوق پستی 66731-45137 ایران

3 دانشکده علوم شیمیایی، دانشگاه ناپلس فدریکو (II)، ناپولی، ایتالیا

4 دانشکده علوم شیمیایی، دانشگاه ناپلس فدریکو (II)، ناپولی، ایتالیا

5 مرکز ملی علوم مواد، ژاپن

doi
10.22075/chem.2025.35113.2300
چکیده

هیدروژن سولفید، معضل اصلی صنایع نفت و گاز ترش، یک گاز خورنده و فوق‌العاده سمی است که در مقیاس وسیع در این صنایع تولید می‌شود. تخریب فوتوکاتالیستی H2S با هدف تولید سوخت، یک رویکرد جدید و پایدار برای رفع مشکل، تامین سوخت پاک هیدروژن و حذف این آلاینده‌ی خطرناک زیست‌محیطی است. در این راهبرد سبز مبتنی بر فوتون، طراحی هدفمند و سنتز آسان انرژی‌مواد نیم‌رسانا از دیدگاه کاربردی حائز اهمیت است. در این پژوهش، بدون مصرف نمودن کاهنده‌ی شیمیایی خارجی، نانوکامپوزیت جاذب rGO/CoMn2O4 به روش هیدروترمال و بصورت تک مرحله‌ای سنتز و برای تولید موثر گاز هیدروژن از طریق شکافت فوتوکاتالیستی محلول قلیایی H2S استفاده شد. آنالیزهای XRD، FTIR و رامان نشان داد گرافین اکسید بدون نیاز به افزودن کاهنده حین فرایند هیدروترمال کاهش می‌یابد. بررسی‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا (HRTEM) برقراری اتصال بین ذرات سازنده کامپوزیت را مورد تایید قرار داد. مطالعات جذب بی‌سولفید مشخص نمود فوتوکاتالیست نانوکامپوزیتی از ظرفیت بالای جذب واکنشگر (97/13 درصد وزنی) برخوردار است. آنالیزهای BET، طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی و PL نشان داد حضور rGO در نانوکامپوزیت، سطح فوتوکاتالیست را افزایش داده و با تقویت جذب فوتون و کاهش بازترکیب الکترون-حفره، هیدروژن بیشتری تولید می‌شود. سرعت آزادسازی هیدروژن 5217 میکرومول بر ساعت بر گرم فوتوکاتالیست بدست آمد که بیانگر عملکرد خوب فوتوکاتالیست نانوکامپوزیتی برای حذف آلاینده و تولید سوخت است.