بررسی عملکرد فوتوکاتالیستی نانولوله های هم‏راستای تیتانیوم دی اکسید در محلول های آلاینده آلی دارای هیدروژن پراکسید

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی کاسپین، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، صندوق پستی 119 ـ 43841 رضوانشهر، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی فومن، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، صندوق پستی 66456 ـ 43516 فومن، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانولوله­ های منظم و هم‏راستای تیتانیوم دی­اکسید با روش اکسایش آندی الکتروشیمیایی دو مرحله­ ای در الکترولیت پایه اتیلن گلایکول دارای آمونیوم فلورید و آب مقطر سنتز شدند. به منظور بررسی تاثیر هیدروژن پراکسید (2O2H) بر ساختار و خاصیت فوتوکاتالیستی نانولوله­ های 2TiO، تخریب فوتوکاتالیستی 2و4-دی­کلروفنل در دو حالت حضور و بدون حضور 2O2H در محلول آلاینده انجام شد. تأثیر 2O2Hبر ساختار و خاصیت فوتوکاتالیستی نانولوله­ های 2TiO با استفاده از آنالیزهای FESEM و دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-Vis مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه­ ها نشان داد که حضور 2O2در محلول آلاینده به طور موثری بر خاصیت فوتوکاتالیستی نانولوله­ های 2TiO تاثیر گذار است. حضور 2O2H در محلول آلاینده، منجر به تخریب ساختار لوله­ ای نانولوله­ های 2TiOشده و در نتیجه عملکرد فوتوکاتالیستی نانولوله­ های تیتانیومدی­اکسید کاهش می­یابد. افزودن دو میلی لیتر از هیدروژن پراکسید به محلول آلاینده باعث می شود که میزان تخریب آلاینده از 50 درصد (در حالت بدون حضور 2O2H) به 8 درصد کاهش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] سمرقندی، محمدرضا؛ جعفری، سید جواد ؛ صمدی، محمدتقی؛ حذف فتوکاتالیستی کادمیوم با استفاده از نانوذره­های روی اکسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)35: 1 تا 11 (1395).

[2] Gaya U. me., Abdullah A.H., Zainal Z., Hussein M.Z., Photocatalytic Degradation of 2,4-dichlorophenol in Irradiated Aqueous ZnO Suspension, International Journal of Chemistry, 2(1): 180-193 (2010).

[3] Chang S.W., Chung W.J., Yu S.H., Lee S.J., Photocatalytic Degradation of 4-chlorophenol Using a Ag/TiO2/Fe3O4 Composite under UV-A Irradiation, Desalination and Water Treatment, 54(13): 1-8 (2015).

[4] Gonzalez L.F., Sarria V., Sanchez O.F., Degradation of Chlorophenols by Sequential Biological-Advanced Oxidative Process Using Trametes Pubescens and TiO2/UV, Bioresource Technology, 101(10): 3493-3499 (2010).

[5] Chong M.N., Jin B., Chow C.W.K., Saint C., Recent Developments in Photocatalytic Water Treatment Technology: A Review, Water Research, 44(10): 2997-3027 (2010).

[6] Bayarri B., Gime´nez J., Curco´ D., Esplugas S., Photocatalytic Degradation of 2,4-Dichlorophenol by TiO2/UV: Kinetics, Actinometries and Models, Catalysis Today, 101(3): 227-236 (2005).

[7]Wang J., Cai Q., Li H., Cui Y., Wang H., A Review on TiO2 Nanotube Film Photocatalysts Prepared by Liquid-Phase Deposition, International Journal of Photoenergy, 2012: 1-11 (2012).

[8] Jian Z., Huang S., Zhang Y., Photocatalytic Degradation of 2,4-Dichlorophenol Using Nanosized Na2Ti6O13/TiO2 Heterostructure Particles, International Journal of Photoenergy, 2013: 1-7 (2013).

[9] Fatin S.O., Lim H.N., Tan W.T. , Huang N.M., Comparison of Photocatalytic Activity and Cyclic Voltammetry of Zinc Oxide and Titanium Dioxide Nanoparticles toward Degradation of Methylene Blue, International Journal of Electrochemical Science, 7(10): 9074- 9084 (2012).

[10] بشارتی سیدانی، عباس؛ غلامی، محمدرضا؛ تخریب فوتوکاتالیستی یک نمونه رنگ آزو به کمک نانوکامپوزیت­های بر پایه 2TiOاصلاح شده با فلزهای Pt ، Pd و Ni، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)34: 39 تا 49 (1394).

[11] Liao Y., Brame J., Que W., Xiu Z., Xie H., Li Q., Fabian M., Alvarez P.J., Photocatalytic Generation of Multiple ROS Types Using Low-Temperature Crystallized Anodic TiO2 Nanotube Arrays, Journal of Hazardous Materials, 260: 434-441 (2013).

[12] محمدی، رباب؛ معصومی، بخشعلی؛ تهیه و شناسایی نانوذره­های 2Ag/Zn-TiO با روش­های گوناگون و بررسی تأثیر روش تهیه بر روی فعالیت کاتالیزگری نوری نانوذره­های 2Ag/Zn-TiO، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)35: 9 تا 20 (1395).

[13] Tang D., Wang Y., Zhao Y., Yang Y., Zhang L., Mao X., Effect of the Composition of Ti Alloy on the Photocatalytic Activities of Ti-Based Oxide Nanotube Arrays Prepared by Anodic Oxidation, Applied Surface Science, 319: 181-188 (2014).

[14] Sohn Y.S., Smith Y.R., Misra M., Subramanian V., Electrochemically Assisted Photocatalytic Degradation of Methyl Orange Using Anodized Titanium Dioxide Nanotubes, Applied Catalysis B: Environmental, 84(3): 372-378 (2008).

[15] Pang Y.L., Lim S., Ong H.C., Chong W.T., A Critical Review on the Recent Progress of Synthesizing Techniques and Fabrication of TiO2-Based Nanotubes Photocatalysts, Applied Catalysis A: General, 481: 127–142 (2014).

[16] Fang D., Chen S., Jiang M., Li Q., Luo Z., Liu L., Xiong C., Growth Mechanisms of Multilayered Anodic-Titanium-Oxide Nanotube Membranes, Materials Science in Semiconductor Processing, 18: 105–113 (2014).

[17] Liang H.C., Zhong Li X., Nowotny J., Photocatalytical Properties of TiO2 Nanotubes, Solid State Phenomena, 162: 295-328 (2010).

[18] Zhao K., Lu Y., Lu N., Zhao Y., Yuan X., Zhang H., Teng L., Li F., Design of H3PW12O40/TiO2 Nano-Photocatalyst for Efficient Photocatalysis under Simulated Sunlight Irradiation, Applied Surface Science, 285: 616- 624 (2013).

[19] Liu L., Chen F., Yang F., Chen Y., Crittenden J., Photocatalytic Degradation of 2,4-Dichlorophenol Using Nanoscale Fe/TiO2, Chemical Engineering Journal, 182: 189-195 (2012).

[20] Gu L., Chen Z., Sun C., Wei B., Yu X., Photocatalytic Degradation of 2,4-dichlorophenol Using Granular Activated Carbon Supported TiO2, Desalination, 263(1): 107-112 (2010).

[21] Hu Z., Du K., Cao Y., Li J., Lin S., Fabrication and Photocatalytic Application of Highly Ordered TiO2 Nanotube Arrays, Journal of Materials Science and Engineering, 4(8): 45-50 (2010).

[22] Xiu Z.B., Zhong L.X., Peng W., Degradation of 2,4-dichlorophenol wif a Novel TiO2/Ti-Fe-Graphite Felt Photoelectrocatalytic Oxidation Process, Journal of Environmental Sciences, 19(8): 1020-1024 (2007).

[23] Saharudin K.A., Sreekantan S., Lai C.W., Fabrication and Photocatalysis of Nanotubular C-Doped TiO2 Arrays: Impact of Annealing Atmosphere on the Degradation Efficiency of Methyl Orange, Materials Science in Semiconductor Processing, 20(1): 1-6 (2014).

[24] Tian F.,  Zhu R., Song K., Ouyang F., Cao G., Synergistic Photocatalytic Degradation of Phenol Using Precious Metal Supported Titanium Dioxide wif Hydrogen Peroxide, Environmental Engineering Science, 33(3): 1-8 (2016).

[25] Saggioro E.M., Oliveira A.S., Pavesi T., Maia C.G., Ferreira L.F.V., Moreira J.C., Use of Titanium Dioxide Photocatalysis on the Remediation of Model Textile Wastewaters Containing Azo Dyes, Molecules, 16(12): 10370-10386 (2011).

[26] Pasikhani J.V., Gilani N., Pirbazari A.E, The Effect of the Anodization Voltage on the Geometrical Characteristics and Photocatalytic Activity of TiO2 Nanotube Arrays , Nano-Structures & Nano-Objects, 8: 7–14 (2016).

[27] Huang W.F., Raghunath P., LIN M.C., Computational Study on the Reactions of H2O2 on TiO2 Anatase (101) and Rutile (110) Surfaces, Journal of Computational Chemistry, 32: 1065-1081 (2010).