بررسی میزان جذب سطحی متیل اورانژ با استفاده از نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 19395 ـ 3697 تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانومواد 2Ag-TiO و Ag-TiO2/GO تهیه و با روش ­های گوناگون مانند XRD، SEM، EDX، Raman و آنالیز BET شناسایی شدند. خاصیت جذب سطحی نمونه های تهیه شده در حذف متیل اورانژ به عنوان آلایندهآلی از محلول­ های آبی مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO ، فعالیت بیش­تری نسبت به 2Ag-TiO از خود نشان داد. به منظور درک ماهیت جذب، مدل­ های همدمایی جذب مورد مطالعه قرار گرفتند. از بین مدل­ های هم­دمایی جذب، برای جاذب ­های 2Ag-TiO و Ag-TiO2/GO، به ترتیب، مدل فروندلیچ با ضریب همبستگی 989/0 و مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 993/0 بهترین تطابق را با داده ­های به دست آمده نشان داد. طبق مدل لانگمویر، بیش ­ترین ظرفیت جذب متیل اورانژ با استفاده از جاذب /Ag-TiO2/GO، mg/g 44/69 به دست آمد که به تقریب سه برابر ظرفیت جذب 2 Ag-TiO می ­باشد. همچنین بررسی سینتیک واکنش نشان داد که فرایند جذب سطحی متیل اورانژ با استفاده از جاذب /GO2Ag-TiO از مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می­ کند. طبق مطالعه­ های ترمودینامیکی، مقدار منفی ΔG0 و ΔH0به ترتیب نشان دهنده خودبه خودی بودن و گرمازا بودن جذب متیل اورانژ بر روی نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO می ­باشد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Roşu M.C., Socaci. C., Floare-Avram V., Borodi G., Pogăcean F., Coroş M., Măgeruşan L., Pruneanu S., Photocatalytic Performance of Graphene/TiO2-Ag Composites on Amaranth Dye Degradation, Mater. Chem. Phys.,  179: 232-241 (2016).

[2] Lu Z., Chen G., Hao W., Sun G., Zongjin L., Mechanism of UV-Assisted TiO2/Reduced Graphene Oxide Composites with Variable Photodegradation of Methyl Orange, RSC Adv., 5: 72916-72922 (2015).

[3] Ge M.Z., Cao C.Y., Huang J.Y., Li S.H., Zhang S.N., Deng S., Li Q.S., Zhang K.Q., Lai Y.K., Synthesis, Modification, and Photo/Photoelectrocatalytic Degradation Applications of TiO2 Nanotube Arrays: A Review, Nanotechnol. Rev., 5: 75–112 (2016).

[4] Xu J.S., Pan C.S., Takata T., Domen K., Photocatalytic Overall Water Splitting on the Perovskite-Type Transition Metal Oxynitride CaTaO2N under Visible Light Irradiation, Chem. Commun., 51: 7191–7194 (2015).

[5] اهالی آباده، زهرا؛ایران­نژاد، مهدی؛ بررسی مدلهای سینتیکی و همدمایی حذف کادمیم از محلولهای آبی با کامپوزیت زئولیتی آهنی، نشریهشیمیومهندسیشیمی ایران، 35: 99 تا 111 (1395).

[6] طهمورسی، مجید؛ صرافی، امیر ؛ ایرج منصوری، عبدالرضا؛ جذب یون های مس، روی و نیکل توسط بنتونیت کلسیمی، نشریهشیمیو مهندسیشیمیایران، 32: 7 تا 16 (1392).

[7] Natarajan T.S., Natarajan K., Bajaj H.C., Tayade R.J., Enhanced Photocatalytic Activity of Bismuth-Doped TiO2 5Nanotubes under Direct Sunlight Irradiation for Degradation of Rhodamine B Dye, J. Nanoparticle. Res, 15: 1669-1686 (2013).

[8] بیگم مختاری حسینی، زهرا؛ شنوائی زارع، تکتم؛ کمالی­فر، یونس؛ حذف کربن دی اکسید از گاز دودکش کارخانه سیمان توسط کلینوپتیلولیت طبیعی منطقه سبزوار، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)34: 63 تا 72 (1394).

[9] Rad L., Momeni A., Ghazani B., Irani M., Mahmoudi M., Noghreh B., Removal of Ni2+ and Cd2+ Ions from Aqueous Solutions Using Electrospun PVA/Zeolite Nanofibrous Adsorbent, Chem. Eng. J., 256: 119-127 (2014).

[10] Wu L., Li F., Xu Y.Y., Zhang J.W., Zhang D.Q., Li G.S., Li H.X., Plasmon-Induced Photoelectrocatalytic Activity of Au Nanoparticles Enhanced TiO2 Nanotube Arrays Electrodes for Environmental Remediation, Appl. Catal. B-Environ., 164: 217–224 (2015).

[11] Yang Y.C., Huang W.Q., Xu L., Hu W., Peng P., Huang G.F., Hybrid TiO2/Graphene Derivatives Nanocomposites: is Functionalized Graphene Better Than Pristine Graphene for Enhanced Photocatalytic Activity? Catal. Sci. Technol., 7: 1423-1432 (2017).

[12] Oppong S.O.B., Anku W. W., Shukla S. K., Govender P.P., Lanthanum Doped–TiO2 Decorated on Graphene Oxide Nanocomposite: A Photocatalyst for Enhanced Degradation of Acid Blue 40 under Simulated Solar Light, Adv. Mater. Lett., 8: 295-302 (2017).

[13] Xu H., Xie L. M., Zhang H. L., Zhang J., Effect of Graphene Fermi Level on the Raman Scattering Intensity of Molecules on Graphene, ACS. Nano., 5: 5338–5344 (2011).

[14] Huang J., Fu K., Deng X., Yao N., Wei M., Fabrication of TiO2 Nanosheet Aarrays/Graphene/Cu2O Composite Structure for Enhanced Photocatalytic Activities, Nanoscale. Res. Lett., 12: 310-316 (2017).

[15] محمدی، رباب؛ معصومی، بخشعلی؛ تهیه و شناسایی نانو ذره­های 2 Ag/Zn-TiOبا روش­های گوناگون و بررسی تأثیر روش تهیه بر روی فعالیت کاتالیزگری نوری نانو ذره­های 2Ag/Zn-TiO، نشریه شیمیومهندسیشیمیایران،35: 9 تا 20 (1395).

[16] Ling X., Xie L. M., Fang Y., Xu H., Zhang H. L., Kong J., Dresselhaus M. S., Zhang J., Liu Z.F., Can Graphene be Used as a Substrate for Raman Enhancement? Nano Lett., 10: 553–61 (2010).

[17] Guesh, K., Mayoral, á., Márquez-álvarez C., Chebude Y., Díaz I., Enhanced Photocatalytic Activity of TiO2 Supported on Zeolites Tested in Real Wastewaters from the Textile Industry of Ethiopia, Microporous. Mesoporous. Mater., 225: 88-97 (2016).

[18] Klementova S., Zlamal M., Photochemical Degradation of Triazine Herbicides Comparison of Homogeneous and Heterogeneous Photocatalysis, Photochem. Photobiol. Sci., 12: 660-663 (2013).

 [19] Kassir M., Roques-Carmes T., Hamieh T., Toufaily.J., Akil M., Barres O., Villiéras F., Improvement of the Photocatalytic Activity of TiO2 Induced by Organic Pollutant Enrichment at the Surface of the Organografted Catalyst, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects., 485: 73-83 (2015).

[20] Mohammadi R., Massoumi B., Eskandarloo H., Preparation and Characterization of Sn/Zn/TiO2 Photocatalyst for Enhanced Amoxicillin Trihydrate Degradation, Desal. Wat. Treat., 53: 1995-2004 (2015).

[21] Ayoub H.,  Kassir M.,  Raad M.,  Bazzi H., Hijazi A., Effect of Dye Structure on the Photodegradation Kinetic Using TiO2 Nanoparticles, Sci. Res.,5: 31-45 (2017).

[22] Natarajan T.S., Bajaj H.C., Tayade R.J., Synthesis of Homogeneous Sphere-like Bi2 WO6 Nanostructure by Silica Protected Calcination with High Visible-Light-Driven Photocatalytic Activity under Direct Sunlight, Cryst. Eng. Comm., 17: 1037-1049 (2015).

[23] سمیعی بیرق، عبدالله؛ خدادادی، احمد؛ عبداللهی، محمود؛ مشکینی، محمد؛ بررسی فرآیند حذف سیانید از آب سد باطله کارخانه فراوری طلای آقدره- تکاب با استفاده از کانی تالک، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 31: 21 تا 32 (1391).

[24] Di Y., Liu J., Liu J., Liu S., Yan L., (2013) Characteristic Analysis for Odor Gas Emitted from Food Waste Anaerobic Fermentation in the Pretreatment Workshop, J. Air Waste. Manage. Assoc., 63: 1173-1181.

[25] Ray S. K., Majumder C.,  Saha P., Functionalized Reduced Graphene Oxide (fRGO) for Removal of Fulvic Acid Contaminant, RSC Adv., 7: 21768-21779 (2017).

[26] Qu Y., Sun C., Sun G., Kong X., Zhang W., Preparation, Characterization, and Kinetic and Thermodynamic Studies of Mixed-Phase TiO2 Nanoparticles Prepared by Detonation Method, Results in Physics.,  6: 100-106 (2016).

[27] Neppolian B., Ciceri L., Bianchi C.L., Grieser F., Ashokkumar M., Sonophotocatalytic Degradation of 4-Chlorophenol Using Bi2O3/TiZrO4 as a Visible Light Responsive Photocatalyst, Ultrason. Sonochem., 18: 135-9 (2011).

[28] شکراله زاده طهرانی، علی؛ شادروان، آروین؛ کاشفی الاصل، مرتضی؛ بررسی سینتیک و هم دمای جذب بور از نمونه آب توسط جاذب کلینوپتیلولیت طبیعی و کلینوپتیلولیت اصلاح شده با سولفوریک اسید، نشریهشیمی ومهندسیشیمیایران،35: 21 تا 32 (1395).

[29] Jiang Y., Hao R., Yang S., Equilibrium and Kinetic Studies on Biosorption of Pb(II) by Common Edible Macrofungi: a Comparative Study, Canad. J. Microbiol., 62: 329-337 (2016).

[30] Fan L., Luo C., Sun M., Li X., Qiu H., Highly Selective Adsorption of Lead Ions by Water-Dispersible Magnetic Chitosan/Graphene Oxide Composites, Colloids. Surf. B., 103: 523–529 (2013).

[31] Yang Y., Xu L., Wang H., Wang W., Zhang L., TiO2/Graphene Porous Composite and Its Photocatalytic Degradation of Methylene Blue, Mater. Design., 108: 632-639 (2016).

[32] Shen L.y., Hu Y., Liu X., Preparation of TiO2-Graphene Composite by a Two-Step Solvothermal Method and its Adsorption-Photocatalysis Property, Wat. Air. Soil. Pollution., 227: 141-150 (2016).