تهیه و بررسی ویژگی‌های فوتوکاتالیستی نانوذره‌های سبز سلولزی دارای کمپلکس پالادیوم

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

چکیده

سلولز به عنوان یکی از مهم­ ترین پلی ساکاریدهای طبیعی به دلیل ویژگی های یگانه خود توجه بسیاری از دانشمندان دانش ­های گوناگون را به خود جلب کرده است. امروزه با ظهور فناوری نانو،  تهیه نانوذره ­های برپایه ترکیب­ های طبیعی اهمیت دوچندانی پیدا کرده است. در این راستا در این کار پژوهشی، نانوذره­ های سلولزی به­ عنوان نانوذره ­های سبز از پنبه و از روش آبکافت اسیدی تهیه شد و پس از اصلاح شیمیایی با سیتریک اسید با واکنش استری شدن به­ عنوان بستر پلیمری برای بارگذاری کمپلکس دی کلرو(1و10 فنانترولین ـ 5 و 6 ـ دی اون) پالادیم(II) به‌عنوان فوتوکاتالیستمورد استفاده قرار گرفت. تهیه پلیمرهای نانو مقیاس دارای کمپلکس پالادیم با استفاده از پرتوسنجی فروسرخ تبدیل فوریه و رزنانس مغناطیسی هسته بررسی شد. مطالعه ­های انجام شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون ­هایپراش پرتو ایکس و ICP تشکیل ذره هایی میله مانند با عرض حدود 50-70 نانومتر و طول 150-200 نانومتر با میزان بلورینگی 78% و محتوای کاتالیست 9/15 % وزنی را نشان داد. همچنین مشاهده ­های  آزمون گرما وزن سنجی بیانگر آن است که فوتوکاتالیست به­ دست آمده دارای پایداری گرمایی بالاتری  نسبت به نانو سلولز اصلاح نشده است.  نتیجه­ های محاسبه­های گاف انرژی برای کمپلکس پالادیوم نیز بیانگر آن است که گاف انرژی در حدود 95/2 الکترون ولت بوده بنابراین کاتالیست در بازه نور مرئی فعال می باشد. سرانجام، استفاده از ترکیب نانوسلولز اصلاح شده با سیتریک اسید و بارگذاری شده با کمپلکس پالادیوم به عنوان کاتالیست نوری برای حذف آلاینده 2، 4- دی کلرو فنل مورد بررسی قرار گرفت.  آزمون  فوتوکاتالیست نشان داد که فوتوکاتالیست تهیه شده  پس از تابش دهی به مدت 300 دقیقه در ناحیه مرئی می تواند 2، 4- دی کلرو فنل را به طور موثر  حذف نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Abdolhosseini Sh. A., Mahjoub A., Eslami-Moghadam M., Fakhri H., Dichloro (1,10-Phenanthroline-5, 6-Dione) Palladium (II) Complex Supported by Mesoporous Silica SBA-15 as a Photocatalyst for Degradation of 2,4-Dichlorophenol. Journal of  Molecular. Structure., 1076: 568-575 (2014).
[۲] صباغی، صمد؛ دوراقی، فاطمه؛ تخریب فوتوکاتالیستی متیلن بلو به کمک نانوکامپوزیتZnO/SnO2 ، نشریه شیمی و مهندسی شیمی، (2) 36 ،141 تا 149، (1396).
[3] Kuo C-L., Kuo T-J., Huang M.H., Hydrothermal Synthesis of ZnO Microspheres and Hexagonal Microrods with Sheetlike and Platelike Nanostructures, The Journal of Physical Chemistry B., 109: 20115-20121 (2005).
[4] Burda C., Lou Y., Chen X., Samia A.C., Stout J., Gole J.L., Enhanced Nitrogen Doping in TiO2 Nanoparticles, Nano letters., 3: 1049-1051 (2003).
[5] Huang D., Persson C., Photocatalyst AgInS2 for Active Overall Water-Splitting: A First-Principles Study, Chemical Physics Letters., 591: 189-192 (2014).
[6] Naseri A., Samadi M., Pourjavadi A., Moshfegh A.Z., Ramakrishna S., Graphitic Carbon Nitride (gC 3 N 4)-Based Photocatalysts for Solar Hydrogen Generation: Recent Advances and Future Development Directions. Journal of Materials Chemistry A, 5(45): 23406-23433 (2017).
[7] Boonen E., Beeldens  A., Recent Photocatalytic Applications for air Purification in Belgium. Coatings, 4(3): 553-573 (2014).
[8] Jiménez M., Ignacio Maldonado M., Rodríguez E.M., Hernández‐Ramírez A., Saggioro E., Carra I., Sanchez Perez J.A., Supported TiO2 Solar Photocatalysis at Semi‐Pilot Scale: Degradation of Pesticides Found in Citrus Processing Industry Wastewater, Reactivity and Influence of Photogenerated Species. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 90(1): 149-157 (2015).
[9] Xia J., He G., Zhang L., Sun X., Wang X., Hydrogenation of Nitrophenols Catalyzed by Carbon Black-Supported Nickel Nanoparticles Under Mild Conditions, Applied Catalysis B: Environmental, 180: 408-415 (2016).
[10] Wang Y., Di Y, Antonietti M., Li H., Chen X., Wang X., Excellent Visible-Light Photocatalysis of Fluorinated Polymeric Carbon Nitride Solids, Chemistry of Materials., 22: 5119-5121 (2010).
[11] Wang X., Maeda K., Thomas A., Takanabe K., Xin G., Carlsson J.M., Domen K., Antonietti M., A Metal-Free Polymeric Photocatalyst for Hydrogen Production from Water Under Visible Light, Nature Materials., 8: 76-80 (2009).
[12] Winkler H.C., Suter M., Naegeli H., Critical Review of the Safety Assessment of Nano-Structured Silica Additives in Food. Journal of Nanobiotechnology, 14(1): 44 (2016).
[13] Napierska D., Thomassen L.C., Lison D., Martens J.A., Hoet P.H., The Nanosilica Hazard: Another Variable Entity. Particle and Fibre Toxicology, 7(1): 39 (2010).
[14] Roman M., Toxicity of Cellulose Nanocrystals: a Review. Industrial Biotechnology, 11(1): 25-33 (2015).
[15] Gonzalez J.S., Ludueña L.N., Ponce A., Alvarez V.A., Poly (Vinyl Alcohol)/Cellulose Nanowhiskers Nanocomposite Hydrogels for Potential Wound Dressings, Materials Science and Engineering: C., 34, 54-61 (2014).
[16] Spinella S., Maiorana A., Qian Q., Dawson N.J., Heyworth V., McCallum S.A., Ganesh M., Singer K.D., Gross R.A., Concurrent Cellulose Hydrolysis and Esterification to Prepare a Surface-Modified Cellulose Nanocrystal Decorated with Carboxylic Acid Moieties, ACS Sustainable Chemistry & Engineering., 4, 1538-1550 (2016).
[17] Siqueira G., Bras J., Dufresne A. New Process of Chemical Grafting of Cellulose Nanoparticles with a Long Chain Isocyanate, Langmuir., 26, 402-411 (2010).
[18] Tehrani A.D., Neysi E., Surface Modification of Cellulose Nanowhisker Throughout Graft Polymerization of 2-Ethyl-2-Oxazoline, Carbohydrate Polymers., 97: 98-104 (2013).
[19] Habibi Y., Goffin A-L., Schlitz N., Duquesne E., Dubois P., Dufresne A., Bionanocomposites Based on Poly (Ε-Caprolactone)-Grafted Cellulose Nanocrystals by Ring-Opening Polymerization, Journal of Materials Chemistry., 18, 5002-5010 (2008).
[20] Goffin A-L., Raquez J-M., Duquesne E., Siqueira G., Habibi Y., Dufresne A., Dubois P., From Interfacial Ring-Opening Polymerization to Melt Processing of Cellulose Nanowhisker-Filled Polylactide-Based Nanocomposites, Biomacromolecules., 12, 2456-2465 (2011).
[21] Tehrani A.D., Basiryan A., Dendronization of Cellulose Nanowhisker with Cationic Hyperbranched Dendritic Polyamidoamine, Carbohydrate Polymers. 120, 46-52 (2015).
[22] Gwon J.G., Lee S.Y., Doh G.H., Kim J.H., Characterization of Chemically Modified Wood Fibers using FTIR Spectroscopy for Biocomposites. Journal of Applied Polymer Science, 116(6): 3212-3219 (2010).
[23] El‐Wakil N.A., Hassan M.L., Structural Changes of Regenerated Cellulose Dissolved in FeTNa, NaOH/Thiourea, and NMMO Systems. Journal of Applied Polymer Science, 109(5): 2862-2871 (2008).
[24] Liu S., Tao D., Bai H., Liu X., Cellulose‐Nanowhisker‐Templated Synthesis of Titanium Dioxide/Cellulose Nanomaterials with Promising Photocatalytic Abilities, Journal of Applied Polymer Science., 126: E282-E290(2012).
[25] Verma S., Le Bras J., Jain S.L., Muzart J., Nanocrystalline Starch Grafted Palladium (II) Complex for the Mizoroki–Heck Reaction, Dalton Transactions., 42: 14454-14459 (2013).
[26] Verma S., Tripathi D., Gupta P., Singh R., Bahuguna G.M., Chauhan R., Saran S., Jain S.L. Highly Dispersed Palladium Nanoparticles Grafted onto Nanocrystalline Starch for the Oxidation of Alcohols Using Molecular Oxygen as an Oxidant, Dalton Transactions., 42: 11522-11527 (2013).