Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσύνθετων υλικών οξειδίου του γραφίτη και γραφενίου εμποτισμένων με οξείδιο του μαγγανίου και εφαρμογή στην οξειδωτική αποικοδόμηση του ενδοκρινικού διαταράκτη δισφαινόλης
Creators: name: Μπελέ, Σωτηρία Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Οξείδια του γραφίτη/γραφενίου εμποτισμένων με οξείδιο του μαγγανίου
Οξειδωτική αποικοδόμηση
Δισφαινόλη-Α
Graphite/graphene oxide nanocomposite materials, with manganese oxide
Oxidative degradation
Bisphenol-A

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της απομάκρυνσης του ενδοκρινικού διαταράκτη δισφαινόλης-Α (ΒΡΑ) από υδατικά διαλύματα με τη βοήθεια καταλυτών. Οι καταλύτες που μελετήθηκαν ήταν οξείδια του μαγγανίου σε υποστρώματα οξειδίου του γραφίτη και ανηγμένου οξειδίου του γραφίτη.Αρχικά, παρασκευάσθηκαν τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σαν υποστρώματα των καταλυτών. Το οξείδιο του γραφίτη (GO) παρασκευάσθηκε από εμπορικό γραφίτη, με τη μέθοδο Hummers και στη συνέχεια παρασκευάσθηκε το ανηγμένο οξείδιο του γραφίτη (RGO) με αναγωγή του οξειδίου του γραφίτη. Τα υλικά αυτά μελετήθηκαν και χαρακτηρίστηκαν ως προς τη δομή και την επιφανειακή τους χημεία, με τεχνικές όπως η περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ (XRD), η προσρόφηση αζώτου με σκοπό την μέτρηση της ειδικής επιφάνειας κατά BET, η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και η ποτενσιομετρική ογκομέτρηση. Στη συνέχεια εξετάσθηκε η αποτελεσματικότητά τους στην απομάκρυνση της δισφαινόλης-Α από υδατικά διαλύματα με τη μέθοδο της προσρόφησης. Η προσρόφηση της BPA βρέθηκε ότι επιτεύχθηκε μέσω π-π ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων, καθώς και δεσμών υδρογόνου μεταξύ της BPA και των επιφανειακών πολικών ομάδων των γραφιτικών υποστρωμάτων.Χρησιμοποιώντας το οξείδιο του γραφίτη και το ανηγμένο οξείδιο του γραφίτη ως υποστρώματα, παρασκευάσθηκαν οι καταλύτες GO-MnO και RGO-MnO, μετά τον εμποτισμό με οξείδια του μαγγανίου του οξειδίου του γραφίτη και ανηγμένου οξειδίου του γραφίτη, αντίστοιχα. Οι καταλύτες που παρασκευάσθηκαν, χαρακτηρίσθηκαν με περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ (XRD), προσρόφηση αζώτου με σκοπό την μέτρηση της ειδικής επιφάνειας κατά BET, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και ποτενσιομετρική ογκομέτρηση. Βρέθηκε ότι τo οξείδιο του μαγγανίου βρίσκεται με διαφορετική μορφή στην επιφάνεια των διαφορετικών υποστρωμάτων, με την μορφή MnO2 στην επιφάνεια του οξειδίου του γραφίτη και Mn3O4 στην επιφάνεια του ανηγμένου οξειδίου του γραφίτη. Στη συνέχεια έγινε η μελέτη της ικανότητας των καταλυτών στην απομάκρυνση της δισφαινόλης Α από υδατικά διαλύματα. O ποσοτικός προσδιορισμός της παραμένουσας στα διαλύματα δισφαινόλης Α πραγματοποιήθηκε με την τεχνική της υγρής χρωματογραφίας υψηλής πίεσης (HPLC). Τέλος, για την ερμηνεία του μηχανισμού απομάκρυνσης της δισφαινόλης-Α, ακολούθησε ανάλυση FT-IR, ποτενσιομετρική ογκομέτρηση (potentiometrictitration), θερμική ανάλυση (DTG) καθώς και TG-MS μετρήσεις σε δείγματα των καταλυτών μετά την δοκιμή τους στην απομάκρυνση της δισφαινόλης.Συμπερασματικά, η απομάκρυνση της δισφαινόλης μπορεί να αποδοθεί σε μία συνεργετική δράση προσρόφησης της δισφαινόλης στα υλικά του υποστώματος των καταλυτών και οξειδωτικής διάσπασής της στη επιφάνεια των οξειδίων του μαγγανίου. Aποτελεσματικότερος καταλύτης βρέθηκε το RGO-MnOαφ ενός λόγω της μεγαλύτερης προσροφητικής χωρητικότητας του RGO και αφ ετέρου λόγω της μεγαλύτερης οξειδωτικής δραστικότητας του Mn3O4.
description: The aim of this work was to study the removal of an endocrine disruptor, bisphenol-A (BPA), from aqueous solutions with the aid of catalysts. The catalysts studied were manganese oxides on substrates of graphite oxide and reduced graphite oxide. Initially, the materials used as substrates for catalysts were prepared. The graphite oxide (GO) was prepared from commercial graphite, according to the Hummers method, and the reduced graphite oxide (RGO) was prepared by reduction of graphite oxide. These materials were studied and characterized as to their structure and surface chemistry, by techniques such as X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption in order to measure the specific surface area (SSABET), scanning electron microscopy (SEM) and potentiometric titration. Their effectiveness in adsorbing bisphenol-A from aqueous solutions was examined. The adsorption of BPA was found to be achieved through π-π interactions and hydrogen bonding between BPA and surface polar groups of GO.Using the graphite oxide and the reduced oxide graphite as substrates, GO-MnO and RGO-MnO catalystswere prepared, after impregnation of graphite oxideand reduced graphite oxidewith manganese oxides, respectively. The prepared catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption in order to measure the specific surface area (SSABET), scanning electron microscopy (SEM) and potentiometric titration. It was found that the manganese oxide isformed in a different form on the surface of the different substrates, i.e. in the form of MnO2 on the surface of the graphite oxide and Mn3O4on the surface of the reduced graphite oxide. Then the ability of the catalysts in the removal of bisphenol-A from aqueous solutions was studied. The measurement of residual bisphenol-A in solution was performed with high pressure liquid chromatography (HPLC). Finally, for the interpretation of the removal mechanismof bisphenol-A, FT-IR analysis, potentiometric titration, thermal analysis (DTG) and TG-MS measurements on the samples of the catalysts after their test for the removal of bisphenol A were performed. It was concluded that the removal of bisphenol-A can be attributed to a synergetic effect of bisphenol Aadsorption on the catalysts substrates followed by oxidative degradation on the surface of manganese oxides. The most effective catalyst was found to be the RGO-MnO because of the greater adsorption capacity of RGO and the greater oxidizing activity of Mn3O4.