بررسی تاثیر افزودن نانولوله کربنی به ایروژل گرافن‌اکسید کاهش‌یافته/تیتانیوم دی‌اکسید بر کارایی حذف فتوکاتالیستی بخار تولوئن

مقدمه: یکی از رایج‌ترین آلاینده‌ها در محیط‌های صنعتی و محصور تولوئن می‌باشد. حذف تولوئن به روش های مختلف ممکن است. استفاده همزمان و تلفیقی از دو روش جذب سطحی و تجزیه فتوکاتالیستی در قالب یک فرآیند از جمله نوآوری‌های مهم در حذف آلاینده تولوئن در فاز گاز می‌باشد. هدف از این مطالعه تعیین کارایی ایروژل نانوکامپوزیتی گرافن اکسید احیاشده /نانولوله کربنی/تیتانیوم دی اکسید (rgo/cnt/tio2) در حذف فتوکالیستی بخارات تولوئن بود.روش کار: در این مطالعه، ایروژل های rgo/cnt/tio2 به روش کاهش آبی - حرارتی تهیه گردید. ویژگی ایروژل های فتوکاتالیستی با استفاده از روش مساحت سطحی bet ، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف سنجی مادون قرمز (ft-ir) مورد بررسی قرار گرفت. کارایی جذب و تجزیه فتوکاتالیستی بخارات تولوئن با استفاده از ایروژل rgo/cnt/tio2 با درصد وزنی 5 % cnt و ایروژل rgo/tio2 ، تحت شرایط جریان مداوم تولوئن مطالعه گردید.  یافته ها: نتایج حاصل‌از بررسی‌های تعیین سطح ویژه با روش bet و تصاویر sem حاکی از حضور ذرات تیتانیوم دی اکسید در سطح و حفرات شبکه ایروژل ها بودند. آنالیز xrd اثباتی بر ساختار شبکه‌ای بلورین ایروژل ها بود و آزمایش ft-ir نشان دهنده پیوندهای ایجاد شده میان عناصر ایروژل ها بود. نتایج حاکی از آن بود که ایروژل نانوکامپوزیتی %5 rgo/cnt/tio2 ، کارایی بیشتری در مقایسه با ایروژل rgo/tio2  داشت و نشان داد با افزودن cnt  راندمان جذب و تجزیه فتوکاتالیستی افزایش می‌یابد.نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش درصد وزنی cnt در ایروژل rgo/cnt/tio2 و استفاده از آن در فرآیند تجزیه فتوکاتالیستی تولوئن کارایی مناسبی جهت حذف بخار آلاینده تولوئن دارد. بنابراین استفاده تلفیقی از فناوری فتوکاتالیستی در کنار فناوری جذبی در جهت تصفیه voc محیط های داخلی شیوه‌ی مناسبی باشد.

investigating the effect of adding carbon nanotubes to rgo/tio2 aerogel on the efficiency of photocatalytic removal of gaseous toluene

introduction: one of the most common pollutants in industrial and confined environments is toluene. toluene can be removed in various ways. the simultaneous and integrated use of two methods—adsorption and photocatalytic degradation—in a single process is an important innovation in the removal of gaseous toluene. the aim of this study is to determine the efficiency of a synthesized reduced graphene oxide/carbon nanotube/titanium dioxide (rgo/cnt/tio2) nanocomposite aerogel in the photocatalytic degradation and adsorption of toluene vapors. material and methods: in this study, rgo/cnt/tio2 and rgo/tio2 aerogels were prepared using a one-pot hydrothermal self-assembly method. the properties of the photocatalytic aerogels were investigated using bet testing, scanning electron microscopy (sem), x-ray diffraction (xrd), and fourier-transform infrared spectroscopy (ft-ir). aerogels were loaded on a substrate in a photoreactor with two uv-c lamps using dynamic flow. adsorption efficiency was measured when irradiation was off, and photocatalytic degradation efficiency was measured when irradiation was on using an instantaneous reading device.results: adding cnts to rgo/tio2 affects the specific surface area (ssa) and the porous structure of the aerogels. during the processes of adsorption and photocatalytic degradation using rgo/cnt%5/tio2, the concentration of toluene vapor pollutant decreased from 20 ppm to 3.4 ppm, indicating an efficiency of 81%. in contrast, rgo/tio2 demonstrated an efficiency of 43.41%.conclusion: the results demonstrated that adding cnts to rgo/tio2 aerogel significantly improves photocatalytic performance for the degradation of toluene vapor. this enhanced performance is attributed to increased light absorption, an improved electron and hole recombination rate, as well as the facilitation of electron transition from titanium nanoparticles to the graphene structure.