کاربرد نانوذره‌های ZnO آلاییده شده با رنگ رز بنگال در تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده‌هاى فنلى با تابش نور مرئى

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، واحد تهران‌شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 پژوهشکده مواد و سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانو ذره ­های کروی روی اکسید خالص (ZnO NPs) و همچنین نانو ذره­­ های روی اکسید آلاییده شده با رنگ رز بنگال (dye/ZnO) به آسانی و با روشی نوین سنتز شدند. ذره ­های به ­دست آمده با قابلیت جذب فوتون­ های نور مرئی به­ عنوان فوتوکاتالیست اصلاح شده برای تجزیه­ ی آلاینده­ های فنلی مورد استفاده قرار گرفتند. نانوذره ­های ZnO و dye/ZnO با آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرح (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز گرمایی (TGA/DSC) و طیف سنجی مرئی-فرابنفش (UV-Vis) شناسایی شدند. شکاف انرژی dye/ZnO در حدود eV 9/2 محاسبه شد. در مقایسه­ ی بین نانوذره های ZnO خالص و آلاییده شده با رنگ، نانوذره های ZnO آلاییده شده با رنگ فعالیت فوتوکاتالیستی بسیار بالاتری را برای تخریب فنل با تابش نور مرئی از خود نشان دادند. نتیجه­ ها مشخص کرد که نانو ذره های روی اکسید آلاییده شده با رنگ می­ توانند به تقریب 96% از فنل را پس از 130 دقیقه نورتابی تخریب کنند، در حالی ­که نانوذره های روی اکسید خالص تنها 10% از فنل را در این زمان تخریب کردند. مکانیسم تخریب مبتنی بر تحریک نوری نیمه هادی روی اکسید و همچنین مولکول­ های رنگ و به دنبال آن انتقال بار می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Dionysio D.D., Khodadust A.P., Kern A.M., Suidan M.T., Baudin I., Laine J.M., Continuous-Mode Photocatalytic Degradation of Chlorinated Phenols and Pesticides in Water Using a Bench-Scale TiO2 Rotating Disk Reactor, Appl. Catal. B: Environ., 24(3-4): 139-155 (2000).
[2] Jadhav D.N., Vanjara A.K., Removal of Phenol from Wastewater Using Sawdust, Polymerized Sawdust and Sawdust Carbon, Indian J. of Chemical Tech., 11(1): 35-41 (2004).
[3] Wang L., Wang A.Q., Adsorption Properties of Congo Red from Aqueous Solution onto N,O-Carboxymethyl-Chitosan, Biores. Technol., 99(5): 1403-1408 (2008).
[4] Wang L., Zhang J., Wang A., Removal of Methylene Blue from Aqueous Solution Using Chitosan-g-Poly(Acrylic acid)/Montmorillonite Superadsorbent Nanocomposite, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 322(1-3): 47-53 (2008).
[5] Yatmaz H.C., Akyol A., Bayramoglu M., Kinetics of the Photocatalytic Decolorization of an Azo Reactive Dye in Aqueous ZnO Suspensions, Ind. Eng. Chem. Res., 43(19): 6035-6039 (2004).
[6] قنادزاده گیلانی، حسین؛ قنادزاده گیلانی، علی؛ آزمون، پریسا؛ بررسی جذی فنل از محلولهای آبی با استفاده از کربن هسته انار، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)36: 145 تا 159 (1396).
[7] Movahedi M., Mahjoub A.R., Janitabar-Darzi S., Photodegradation of Congo Red in Aqueous Solution on ZnO as an Alternative Catalyst to TiO2, J. Iran. Chem. Soc., 6(3): 570-577 (2009).
[8] Janitabar-Darzi S., Mahjoub A.R., Investigation of Phase Transformations and Photocatalytic Properties of Sol-Gel Prepared Nanostructured ZnO/TiO2 Composites, J. Alloy. Compd., 486(1-2): 805-808 (2009).
[9] Kumar S., Fedorov A.G., Gole J.L., Photodegradation of Ethylene Using Visible Light Responsive Surfaces Prepared from Titania Nanoparticle Slurries, Appl. Catal. B: Environ., 57(2): 93-107 (2005).
[10] Neppolian B., Seock H., Anpo M., The Preparation of TiO2 Nanoparticle Photocatalysts by a Flame Method and Their Photocatalytic Reactivity for the Degradation of 2-Propanol, Chem. Lett., 33(12): 1562-1563 (2004).
[11] Yoneyama H., Haga S., Yamanaka S., Photocatalytic Activities of Microcrystalline Titania Incorporated in Sheet Silicates of Clay, J. Phys. Chem., 93(12): 4833-4837 (1989).
[12] فلک، پیمان؛ حسن­زاده تبریزی، سید علی؛ صفار تلوری، علی؛ اثر افزودن اسپینل ZnFe2O4 روی خواص فوتوکاتالیستی نانوذره هایZnO، نانومواد، (9)30: 147 تا 158 (1396).
[13] Varughese G., Jithin P.W., Usha K.T., Determination of Optical Band Gap Energy of Wurtzite ZnO: Ce Nanocrystallites, Phys. Sci. Int. J., 5(2): 146-154 (2015).
[14] Pouetedal H.R., Basati S., Characterization and Photocatalytic Activity of ZnO, ZnS, ZnO/ZnS, CdO, CdS and CdO/CdS Nanoparticles in Mesoporous SBA-15, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 34(1): 11-19 (2015).
[15] Asaadi N., Parhizkar M., Mohammadi Aref S., Bidadi H., The Role of Polypyrrole in Electrical Properties of ZnO-Polymer Composite Varistors, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 36(3): 65-72 (2017).
[16] Hilal H.S., Majjad L.Z., Zaatar N., El-Hamouz, A., Dye-Effect in TiO2 Catalyzed Contaminant Photo-Ddegradation: Sensitization vs. Charge-Transfer Formalism, Solid. State. Sci., 9(1): 9-15 (2007).
[17] Hara K., Horiguchi T., Kinoshita T., Sayama K., Sugihara H., Arakawa H., Highly Efficient Photon-to-Electron Conversion with Mercurochrome-Sensitized Nanoporous Oxide Semiconductor Solar Cells, Sol. Energ. Mater. Sol. Cells, 64(2): 115-134 (2000).
[18] Janitabar-Darzi S., Movahedi M., Visible Light Photodegradation of Phenol Using Nanoscale TiO2 and ZnO Impregnated with Merbromin Dye: A Mechanistic Investigation, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 33(2): 55-64 (2014).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار