تحضير ودراسة الطبقات الرقيقة المرسبة على مساند مسامية
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Date
2023
Authors
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Publisher
جامعة أم البواقي
Abstract
خلال هذا العمل تم ترسيب طبقات رقيقة من أكسيد الزنك النقي و المطعم بالكوبالت و الألمنيوم على نوعين من المساند الخزفية. النوع الأول محضر من الكاولان المحلية DD1)) و النوع الثاني من نفس المادة مضاف لها (10%) من مادة النشاء بهدف تشكيل المسامات (أكبر نسبة من المسامات متحصل عليها هي 56% هذا بالنسبة للعينات المعالجة عند 1150°C)). ترسيب الطبقات الرقيقة تم بطريقة سائل-هلام بتقنية غمس-سحب. دراسة الطبقات الرقيقة المرسبة في الحالتين تم بعدة أجهزة (DRX، MEB، FTIR، UV-vis و جهاز قياس المسامية)، حيث تبيّن أن الطبقات المرسبة على المساند بوجود النشاء هي الأفضل. في المرحلة الأخيرة تم استعمال هذه العينات في تنقية المياه و دراسة مدى فاعليتها و ذلك بتتبع إزالة الملون (Orange II) الملوث للماء، عن طريق التحفيز الضوئي غير المتجانس، خلال فترات زمنية مختلفة من الإضاءة (2h، 4hو 6h). فكانت نسب إزالة هذا الملون باستعمال للطبقات المرسبة على النوع الثاني من المساند أفضل، وأحسن نسبة إزالة كانت من أجل الطبقات الرقيقة المرسبة على الركيزة المعالجة عند (1150°C) بنحو (93%) خلال 6 ساعات من الإضاءة بالأشعة فوق البنفسجية، وهي نفس نسبة الازالة التي تم الحصول عليها خلال 4 ساعات فقط من الإضاءة باستعمال هذه العينة بعد تطعيمها بـ5% من الكوبالت (Co) أما بعد 6ساعات فكانت نسبة الازالة (98.15%). في حين بعد تطعيمها بنسبة (5%) من الألمنيوم أعطت نسبة إزالة تقدر بـ (78%) خلال 4 ساعات من الإضاءة بأشعة الشمس كمصدر اقتصادي للطاقة. و قد تبيّن أن عملية التصفية تتم بصورة ثنائية، أي أن هذه العينات ( المطعمة بالألمنيوم) تمتاز بازدواجية الوظيفة ( تعمل كمادة مازة و محفزة في آن واحد). كما تبيّن أيضا أنه بالإمكان إعادة تدوير العينات و استعمالها في عملية التنقية عدة مرات بفعالية مقبولة إلى حد كبير لكن أقل من الاستعمال الأول.
This study involved the deposition of pure cobalt and aluminum doped zinc oxide thin films onto two types of ceramic substrates: the first one was prepared from local kaolin DD1, while the second was prepared from the same material with 10% added starch to form pores (the highest pore percentage achieved was 56% for samples treated at 1150°C). The thin films were deposited using sol-gel and dip-coating methods. The films deposited on substrates with starch were found to be superior based on several analysis techniques (XRD, SEM, FTIR, UV-visible, and mercury porosimeter). In the final stage, these samples were used to purify water and evaluate their effectiveness in removing the water pollutant Orange II dye through heterogeneous photocatalysis for different periods of light exposure (2h, 4h, and 6h). The highest elimination percentage was achieved using the thin films deposited on the second type of substrate, specifically on samples treated at 1150°C, at approximately 93% after 6 hours of UV radiation. This elimination percentage was obtained after 4 hours of light exposure when the sample was doped with 5% cobalt (Co), and after 6 hours, the elimination rate was 98.15%. On the other hand, doping with 5% aluminum gave an estimated elimination rate of 78% after 4 hours of sunlight exposure as an economical energy source. It was found that the purification process is dual. The aluminum-doped samples have a double function (acting both as an adsorbent and a catalyst). It was also demonstrated that the samples can be recycled and used several times in the purification process with an acceptable level of efficiency, although lower than their first use.
Au cours de ce travail, des couches minces d'oxyde de zinc pur et dopé au cobalt et à l'aluminium ont été déposées sur deux types de substrats céramiques. Le premier type est préparé à partir de kaolin local DD1 et le deuxième type de même matière dont en a ajouté 10% d’amidon afin de former des pores (le plus grand pourcentage de pores obtenu est de 56% pour des échantillons traités à1150°C). Les couches minces ont été déposées à l'aide d'une de la méthode sol-gel en utilisant la technique dip-coating. L'étude des couches minces déposées dans les deux cas a été faite avec plusieurs appareils (DRX,MEB,FTIR,UV-visible et un porosimètre à mercure ), où il a été constaté que les couches déposées sur les substrats en présence d'amidon sont les meilleures. Dans la dernière étape, ces échantillons ont servi à purifier l'eau et à étudier son efficacité en suivant l'élimination du colorant Orange II, polluant l'eau, par photocatalyse hétérogène, pendant différentes périodes d'éclairage (2h, 4h et 6h). Les pourcentages d'élimination de ce colorant en utilisant les couches déposées sur le deuxième type de substrat étaient meilleurs, et le meilleur pourcentage d'élimination est envisagé pour les couches minces déposées sur le substrat traité à1150°C d'environ 93 %, Pendant 6 heures de rayonnement UV, le même pourcentage d'élimination obtenu pendant seulement 4 heures d’éclairage en utilisant cet échantillon après l'avoir dopé avec 5% de cobalt (Co) et après 6 heures, le taux d'élimination était de 98,15%.Alors qu'après avoir été dopé avec 5% d’aluminium a donné un taux d'élimination estimé à 78% dans les 4 heures d'ensoleillement en tant que source d'énergie économique. Et il s'avère que le processus de purification se fait de manière doble, c'est-à-dire que ces échantillons (dopés d'aluminium) sont caractérisés par une double fonction (agissant à la fois comme adsorbant et comme catalyseur). Il a également été montré que les échantillons peuvent être recyclés et utilisés plusieurs fois dans le processus de purification avec une efficacité acceptable dans une large mesure, mais inférieure à la première utilisation.