سنتز حالت جامد، شناسایی و بررسی کارایی فوتوکاتالیستی نانو مواد MnSb2O6 برای تخریب مالاشیت سبز زیر نور UVC

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم ، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول، ایران

چکیده

در این کار، نانو مواد MnSb2O6 با استفاده از روش حالت جامد تک مرحله ای در دمای 800 درجه سلسیوس در زمان واکنش 8  ساعت، با استفاده از مواد اولیه Sb2O3، MnCl2 و Mn(NO3)2 سنتز شد. مواد اولیه مورد نیاز به منظور سنتز نانو مواد آلاییده نیز شامل Gd2O3, Tb2O3 و Ho2O3 بودند. آنالیز ریتولد به منظور بررسی نوع فاز بلوری سنتز شده، درصد خلوص و بقیه پارامترهای کریستالوگرافی مواد سنتز شده استفاده شد. مشخص شد که مواد سنتز شده دارای فاز اصلی MnSb2O6 با ساختار بلوری تری گونال و گروه فضایی P321 می باشند. تصویرهای SEM به منظور بررسی ریخت شناسی نانو مواد سنتز شده استفاده شد. مقدارهای انرژی شکاف نوار مستقیم نانو مواد سنتز شده نیز با استفاده از طیف های جذبی به ­دست آمد. داده ها نشان دادند که این مقدارها برای MnSb2O6 و نمونه های آلاییده با Gd3+، Tb3+ و Ho3+ به ترتیب برابر با 85/1، 90/1، 98/1 و 01/2 الکترون ولت می باشد. داده ­های به دست آمده از آنالیز پراش پرتو X  نشان دادند که در اثر آلایش یون های لانتانیدی در سامانه بلوری، پارامتر سلولی و در نتیجه حجم سلول واحد تغییر خاصی نکرده است. این بدان معنی است که یون ها وارد روزنه بزرگ ­تر در شیکه بلوری شده اند. تصویرهای FESEM  نشان دادند که ذره ­های MnSb2O6 سنتز شده دارای شکل چند وجهی می باشد. کارایی کاتالیستی نمونه MnSb2O6 سنتز شده برای تخریب مالاشیت سبز (MG) در محلول آبی تحت نور UVC با توان 18 وات مورد بررسی قرار گرفت. فاصله بین سطح محلول و نور لامپ 30 سانتی متر بود. بازده تخریب در شرایط بهینه  (7/0 میلی لیتر H2O2، 03/0 گرم کاتالیست و 58 دقیقه زمان واکنش) برابر با 81 درصد بود. حجم و غلظت رنگدانه 100 میلی لیتر و ppm 60 بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[2] Renman V., Valvo M., Tai C.W., Zimmermann I., Johnsson M., Gomez C.P., Edström K., Investigation of the Structural and Electrochemical Properties of Mn2Sb3O6Cl upon Reaction with Li Ions, J. Phys. Chem. C., 121: 5949 - 5958 (2017).
[3] Kinoshita M., Seki S., Sato T.J., Nambu Y., Hong T., Matsuda M., Cao H.B., Ishiwata S., Tokura Y., Magnetic Reversal of Electric Polarization with Fixed Chirality of Magnetic Structure in a Chiral-Lattice Helimagnet MnSb2O6, Phys. Rev. Let., 117: 047201 (2016).
[4] Nalbandyan V.B., Zvereva E.A., Nikulin A.Yu., Shukaev I.L., Whangbo M.H., Koo H.J., Hafiez M.A., Chen X.J., Koo C., Vasiliev A.N., Klingeler R.D., New Phase of MnSb2O6 Prepared by Ion Exchange: Structural, Magnetic, and Thermodynamic Properties, Inorg. Chem., 54: 1705 - 1711 (2015).
[5] Bonilla H.G., Betancourtt V.M.R., Bonilla J.T.G., Ortiz L.G., Bonilla A.G., Moreno Y.L.C., Alonso O.B., Gómez J.R., Sensitivity Tests of Pellets Made from Manganese Antimonate Nanoparticles in Carbon Monoxide and Propane Atmospheres, Sensors, 18: 2299 (2018).
[6] Srivastava S., Sinha R., Roy D., Toxicological Effects of Malachite Green, Aquatic Toxicology, 66: 319-329 (2004).
[7] Westin G., Grins J., Rutile-type Mn1-xSb1+xO4 Phases 0≤x≤1/3, Synthesized by the Sol-Gel Technique, Acta Chem. Scand., 47: 1053 - 1056 (1993).
[8] SCOTT H.G., Synthesis and Crystal Structures of the Manganous Antimonates Mn2Sb2O7 and MnSb2O6, J. Solid State Chem., 66: 171-180 (1987).
[9] Sun H.J., Liu X.F., Zhou J., Xu Q., Liu H.X., Chen W., Structure, Electrical Properties of xPNN-(1-x)PMNS Pseudoquintnary System Piezoceramics, Ferroelectrics, 358: 49 - 53 (2007).
[10] Kang H.-B., Suzuki F., Söhnel T., Investigations of the Structural and Magnetic Phase Behaviour of MnSb2-xTaxO6 solid Solutions, Proceedings – “40th Annual Condensed Matter and Materials Meeting”, Wagga, NSW, Australia 2 - 5 Feb. (2016).
[12] Chen C., Lu C., Chung Y., Jan J., UV Light Induced Photodegradation of Malachite Green on TiO2 Nanoparticles, J. Hazard. Mater., 141: 520 - 528 (2007).
[13] Kusuma H.S., Sholihuddin R.I., Harsini M., Darmokoesoemo H.,  Electrochemical Degradation of Malachite Green Dye Using Carbon/TiO2 Electrodes, J. Mater. Environ. Sci., 7: 1454 - 1460 (2016).
[14] Kh H., Meng M., Degradation of Malachite Green on MoS2/TiO2 Nanocomposite, Asian J. Chem., 25: 5827 - 5829 (2013).
[15] Khademinia S., Behzad M., Kafi-Ahmadi L., Hadilou S., Hydrothermally Synthesized Strontium Arsenate Nanomaterial through Response Surface Methodology, Z. Anorg. Allg. Chem., 644: 221-227 (2018).
[16] Werner J., Koo C., Klingeler R., Magnetic Anisotropy and the Phase Diagram of Chiral MnSb2O6, Phys. Rev. B., 94: 104408 (2016).
[17] Amador J., Gutierrez-Puebla E., Monge M.A., Rasines I., Ruiz-Valero C., Diantimony tetraoxides Revisited Locality: Synthetic Note: Displacement Parameters from ICSD, Inorg. Chem., 27: 1367 - 1370 (1988)
[18] Roelsgaard M., Nørby P., Eikeland E., Søndergaard M., Iversen B.B., The hydrothermal Synthesis, Crystal Structure and Electrochemical Properties of  MnSb2O4. Dalton Trans. 45: 18994 - 19001 (2016).
[19] David R., Lide, (ed.), “CRC Handbook of Chemistry and Physics”, Internet Version 2006, Taylor and Francis, Boca Raton, FL, (2006).
[21] Pascual J., Camassel J., Mathieu M., Fine Structure in the Intrinsic Absorption Edge of TiO2, Phys. Rev. B: Solid State., 18: 5606 - 5614 (1978).