Laser induced photocatalytic conversion of methane into methanol

Abstract

إن هدف بحث هذه الرسالة هو دراسة تحويل الميثان إلىالميثانول وكذلك انقسام الماء إلى هيدروجين وأوكسيجين عن طريق التحفيز الضوئي المحدث بالليزر . لقد تمت دراسة كل من حفازات : α-Fe₂O₃ , NiO , TiO₂ , WO₃ . وقد استعمل الأول في الحالة الخاصة وكذلك كأسطح حاملة لأيونات فلزية بينما استعلمت المواد الثلاث الأخيرة في الحالة الخالصة فقط بعد معالجة أولية. لقد تم التوصل إلى فجوة الطاقة الخاصة بالحفازات الضوئية التي تم تصنيعها بواسطة تقنية أطياف الامتصاص المرئية وفوق البنفسجية . وقد استعملت تقنية مجهر المسح الإلكتروني وكذلك أطياف تشتيت أشعة أيكس لدراسة أشكال جسيمات ومكونات المساحيق المصنعة . وتم التوصل إلى تكافؤ تقريبي للفلزات المثبتة على سطح مادة WO3 المضيفة ، بواسطة تقنية أطياف أشعة أيكس للإلكترون الضوئي . ولقد استعملت أشعة ليزر بموجة طولها 355 نانومتر . وتمت مراقبة التفاعلات المحفزة ضوئيا بواسطة تحليل المردود سواء في الحالة الغازية أو السائلة ومن أجل تقدير المردود الضوئي تم حساب الفعالية الضوئية لكل التفاعلات . وتمت كذلك دراسة تأثير أيونات الفلزات المتواجدة في المحاليل . من أجل دراسة تأثير الفلزات الانتقالية المستعملة لمعالجة مادة WO3 على نشاط هذه الأخيرة ، أجريت مقارنة بين مردود التفاعلات في حالة مادة WO3 الخالصة مع الحالة المعالجة وتمت كذلك مقارنة الفعالية الضوئية في كلتي الحالتين . وقد مكنت دراسة تغيرات الأس الهيدروجيني للمحاليل أثناء التفاعلات من إيجاد تفسير لآليات هذه التفاعلات . وقد وجد أن قيم الفعاليات الضوئية لعمليات انقسام الماء المحفزة بواسطة الليزر أعلى بكثير من القيم المعروفة لمصادر الضوء التقليدية. وأشارت الدراسات إلى وجود ارتباط بين الانقسام المحفز ضوئياً للماء وتفاعلات الميثان في وسط مائي .