سنتز، شناسایی و کاربرد کاتالیزگری نانوکامپوزیت هیدروکسیدهای دوتایی لایه ای شامل یک پلی اکسومتالات ساندویچی در تخریب رنگ های شیمیایی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

پلی اکسومتالات ساندویجی نوع B  ، -10 [2(O2H)4Fe2(34O9FeW)] (4Fe18We2Fe) طی یک فرایند تک مرحله ­ای تعویض آنیون در بین لایه­ های هیدروکسید دوتایی لایه ­ای  اصلاح شده با تریس (هیدروکسی متیل)آمینومتان (Al-LDH3Tris-Zn) قرار داده شد. ساختار نانوکامپوزیت سنتز شده با روش ­های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی پراش انرژی پرتوی ایکس (EDAX) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)  شناسایی و بررسی شد. برای بررسی ویژگی کاتالیزگری، قابلیت این نانوکامپوزیت در تخریب رنگ ­های متیلن بلو، متیل اورنژ، کونگو قرمز و ردامین بی بررسی شد. در این راستا  تاثیر مقدار2O2H، تاثیر pH، مقدار کاتالیزگر، غلظت رنگ، مقدار حجم رنگ و گزینش ­پذیری کاتالیزگر در تخریب این رنگ­ های بررسی شد. نتیجه ­ها نشان داد که کاتالیزگر انتخاب ­پذیری خوبی نسبت به رنگ ­های کاتیونی در مقایسه با رنگ ­های آنیونی دارد. همچنین در شرایط بهینه و در زمان یکسان کاتالیزگر عملکرد بهتری در تخریب متیلن بلو در مقایسه با رودامین ب دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Pope M.T., Muller A., Polyoxometalate Chemistry: An Old Field with New Dimensions in Several Disciplines, Angew. Chem. Inte. Ed., 30: 34 (1991).
[2 Du D.Y., Qin J.S.; Li S. L., Su Z.M., Lan Y. Q., Recent Advances in Porous Polyoxometalate-Based Metal-Organic Framework Material, Chem. Soc. Rev., 43: 4615 (2014).
[3] Bai L., Lin B.Z., Houng X.F., Chen Z.J., Cao, X. G., Hydrothermal Synthesis, Crystal Structures and Electrochemical Properties of Two Phosphatotungstates Containing Keggin Clusters, [Cu(2,2′-bipy)2]5[PW12O40] · 2H2O and (Hpip)3[PW12O40]. J. Clust. Sci., 19: 561 (2008).
[4] Saku Y., Sakai Y., Nomiya K., Relation Among the 2-Type Complexes of Hafnium (IV)/Zirconium (IV) with Mono-Lacunary Dawson Polyoxometalate Ligands. Inorg. Chim. Acta, 363: 967 (2010).
[5] Amir B., Annette R., The Anderson-Evans Polyoxometalate: From Inorganic Building Blocks Via Hybrid Organic Structures to Tomorrows Bio-POM, Coord. Chem. Rev., 307: 42 (2015).
[6] Bamoharram F.F., Heravi M., Roshani M., Jahangir, M., Gharib A.,  Preyssler Catalyst, [NaP5W30O110]14−: A Green, Efficient and Reusable Catalyst for Esterification of Salicylic Acid with Aliphatic and Benzylic Alcohols. Appl. Catal. A Gen., 302: 42 (2006).
[7] Zhao J.W., Zheng S.T., Yang G.Y., Hydrothermal Synthesis and Structural Characterization of Three Inorganic-Organic Composite Sandwichtype Phosphotungstates, J. Solid State Chem., 180: 3317 (2007).
[8] Hill C.L., Progress and Challenges in Polyoxometalate-Based Catalysis and Catalytic Materials Chemistry, J., Mol., Catal. Chem., A., 262: 2 (2007).
[9] Li Q., Shang J.K., Inverse Opal Structure of Nitrogen- Doped Titanium Oxide with Enhanced Visible-Light Photocatalytic Activity, J. Am. Ceram. Soc., 91: 660 (2008).
[10] Ye J.J., Wu C.D., Immobilization of Polyoxometalates in Crystalline Solids for Highly Efficient Heterogeneous Catalysis, Dalton Trans., 45: 10101 (2016).
[11] Saghi M., Mahanpoor K., Shafiei H., Preparation of Nano Spherical α-Fe2O3 Supported on 12-Tungstosilicic Acid Using Two Different Methods: A Novel Catalyst, Iran. J. Chem. Chem. Eng (IJCCE).,37(1): 1-10 (2018).
[12] Rezvani M. Ali, Khandan S., Synthesis and Characterization of New Sandwich-Type Polyoxometalate/ Nanoceramic Nanocomposite, Fe2W18Fe4@FeTiO3, as a Highly Efficient Heterogeneous Nanocatalyst for Desulfurization of Fuel. Solid State Sci., 98: 106036 (2019).
[13] Wight A.P., Davis M.E., Design and Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Catalysts. Chem. Rev., 102: 3589 (2002).
[14] Li, T., Z. Wei, Chen W., Miras H. N., Song Y.F., Modular Polyoxometalate-Layered Double Hydroxides as Efficient Heterogeneous Sulfoxidation and Epoxidation Catalysts, Chem. Cat. Chem., 10: 188 (2018).
[1۵] شمی، زاهد.،  تهیه­ ی نانو ساختار هسته ـ پوسته MgAL-LDH@PS برای حذف مؤثر آلودگی کروم(VI)، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 40(3): 23 تا 35 (1400)
[16] Liu J., Feng Li., Evans D., Duan X., Stoichiometric Synthesis of a Pure Ferrite From a Tailored Layered Double Hydroxide (Hydrotalcite-Like) Precursor, Chem. Commun., 3: 542 (2003).
[17] Liu, K., Xu, Y., Yao, Z., Miras, H. N., Song, Y. F., Polyoxometalate-Intercalated Layered Double Hydroxides as Efficient and Recyclable Bifunctional Catalysts for Cascade Reactions, Chem. Cat. Chem., 8: 929 (2016).
[18] Liu J. C., Qi B., Song Y. F., Engineering Polyoxometalate-Intercalated Layered Double Hydroxides for Catalytic Applications, Dalton Trans., 49: 3934 (2020).
[19] Ghiasi Moaser A., Khoshnavazi R., Facile Synthesis and Characterization of Fe3O4@MgAl-LDH@STPOM Nanocomposites for Highly Enhanced and Selective Degradation of Methylene Blue, New J. Chem., 41: 9472 (2017).
[20] Yang C., Zhixiao Y., Miras H.N., Song Y.F., Modular Polyoxometalate-Layered Double Hydroxide Composites as Efficient Oxidative Catalysts, Chem. Eur. J., 21: 10812 (2015).
[21]  Li, T., Song Y. S., Polyoxometalate- Layered Double Hydroxides Composite Materials: Design and Catalytic Application, Catalysts, 7: 260 (2017).
[22] Limanski, E.M., Piepenbrink, M., Droste, E, Burgemeister K., Krebs B., Syntheses and X-ray Characterization of Novel [M4(H2O)2(XW9O34)2]n− (M=CuII, X=CuII; and M=FeIII, X=FeIII) Polyoxotungstates, J. Clust. Sci., 13: 369 (2002).
[23] Yang C., Yan D., Song Y.S., Tris(Hydroxymethyl)Aminomethane Modified Layered Double Hydroxides Greatly Facilitate Polyoxometalate Intercalation, Dalton Trans., 43: 14570 (2014).
[24] Saeed H., Bahram Y., Zn–Al LDH Nanostructures Pillared by Fe Substituted Keggin Type Polyoxometalate: Synthesis, Characterization and Catalytic Effect in Green Oxidation of Alcohols, Polyhedron, 99: 260 (2015).
[25] Qu J., He X., Li X., Ai Z., Li Y., Zhang Q., Liu X., Precursor Preparation of Zn–Al Layered Double Hydroxide by Ball Milling for Enhancing Adsorption and Photocatalytic Decoloration of Methyl Orange, RSC Adv., 7: 31466 (2017).
[26] Yi F.Y., Zhu W., Dang S., Li J.P., Wu D., Li Y., Sun Z.M., Polyoxometalates-Based Heterometallic Organic–Inorganic Hybrid Materials for Rapid Adsorption and Selective Separation of Methylene Blue From Aqueous Solutions, Chem. Commun., 51: 3336 (2015).
[27] Yan A.X., Yao S., Li Y.G., Zhang Z.M., Lu Y., Chen W.L., Wang E.B., Incorporating Polyoxometalates into a Porous MOF Greatly Improves Its Selective Adsorption of Cationic Dyes, Chem. Eur. J., 20: 1 (2014).
[28] Rabbani M. Sadr Seghatoleslami Z., Rahimi R., Selective Adsorption of Organic Dye Methylen Blue by Cs4H2 PMo11FeO40 .6H2O in Presence of Methyl Orange and Rhodamine-B, J. Mol., Struct., 1146: 113 (2017).
[29] Omwoma S., Gore C. T., Ji Y., Hu C., Song, Y.F., Environmentally benign polyoxometalate materials Author links open overlay panel, Coord. Chem. Rev., 286: 17(2015).
[30] Oxana A. Kholdeeva, Hydrogen Peroxide Activation over TiIV: What Have We Learned from Studies on Ti‐Containing Polyoxometalates, Eur. J. Inorg. Chem., 10: 1595 (2013).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار