نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

تأثیر روش سنتز و حضور اکسید فلزها به عنوان بهبود دهنده برای بهبود فعالیت کاتالیستی نوری تیتانیا ـ سیلیکا در تخریب آلاینده رنگی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
مصطفی فتحی
امین بازیاری
محمد رضا دهقانی
دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
در این پژوهش­ عملکرد کاتالیست تیتانیا-سیلیکا با درصدهای وزنی گوناگون در فرایند تخریب کاتالیستی نوری آلاینده رنگی رودامین ب تحت تابش نور فرابنفش  مورد بررسی قرار گرفت. همچنین دو روش سنتز تلقیح خشک و تر مقایسه شدند و مشخص شد میزان تخریب کاتالیستی نوری در روش تلقیح تر نسبت به تلقیح خشک ییش­تر است. برای بهبود بیش­تر فعالیت کاتالیستی نوری از اکسید فلزهای تنگستن، بیسموت، سریم، وانادیوم، آهن، مس، نقره، نیکل و روی بر پایه تیتانیا ـ سیلیکا به عنوان بهبود دهنده استفاده شد. از فناوریﻫﺎی ﺗﺒﺪﯾﻞ ﻓﻮرﯾﻪ فروسرخ (FT-IR)، ﭘﺮاش پرتو اﯾﮑﺲ(XRD)، ﺟﺬب و دفع نیتروژن (N2 adsorption-desorption) ﺑﺮای ﺗﻌﯿﯿﻦ ﻣﺸﺨﺼﻪ و ﺟﺴﺘﺠﻮی راﺑﻄﻪ ﺳﺎﺧﺘﺎر - ﻋﻤﻠﮑﺮد اﯾﻦ ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ اﺳﺘﻔﺎده شد. بررسی ها نشان داد که تخریب کاتالیستی نوری به روش تلقیح تر با حضور اکسید فلزی تنگستن با درصد وزنی 3 در شرایط 6=pH، mg/L10= غلظت اولیه رودامین ب، g/L1= مقدار کاتالیست، oC25= دمای محلول آلاینده رنگی­ و در مدت زمان 240 دقیقه به میزان تبدیل %98 می‌رسد.
کلیدواژه‌ها
تیتانیا-سیلیکا
تلقیح خشک و تر
اکسید فلزی
نانوکاتالیست نوری
رودامین ب
نور فرابنفش

موضوعات

[1] Zeghioud H., Khellaf N., Djelal H., Amrane A., Bouhelassa M., Photocatalytic Reactors Dedicated to the Degradation of Hazardous Organic Pollutants: Kinetics, Mechanistic Aspects, and Design–A Review, Chemical Engineering Communications, 203: 1415-1431 (2016).
[2] Lima E.C.., Royer B., Vaghetti J.C., Simon N.M.., da Cunha B.M., Pavan F.A., Benvenutti E.V., Cataluña-Veses E., Airoldi C., Application of Brazilian Pine-Fruit Shell as a Biosorbent to Removal of Reactive Red 194 Textile Dye from Aqueous Solution: Kinetics and Equilibrium Study, Journal of hazardous materials, 155: 536-550 (2008).
[3] Mahlambi M.M., Mishra A K., Mishra S.B., Krause R.W., Mamba B.B., Raichur A.M., Metal Doped Nanosized Titania used for the Photocatalytic Degradation of Rhodamine B Dye under Visible-Light, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 13: 4934-4942 (2013).
[4] Rodríguez S.M., Gálvez J.B., Solar Photocatalysis and Water Treatment: Detoxification and Disinfection, Solar Energy Conversion and Photoenergy Systems: Thermal Systems and Desalination Plants-Volume II, (2010).
[5] Matthews R.W., Photo-Oxidation of Organic Material in Aqueous Suspensions of Titanium Dioxide, Water Research, 20: 569-578 (1986).
[6] Nakata K., Fujishima A., TiO2 Photocatalysis: Design and Applications, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 13: 169-189 (2012).
[7] Momeni M., Saghafian H., Golestani-Fard F., Barati N., Khanahmadi A., Effect of SiO2 Addition on Photocatalytic Activity, Water Contact Angle and Mechanical Stability of Visible Light Activated TiO2 Thin Films Applied on Stainless Steel by a Sol Gel Method, Applied Surface Science, 392: 80-87 (2017).
[8] Mugunthan E., Saidutta M., Jagadeeshbabu P., Visible Light Assisted Photocatalytic Degradation of Diclofenac Using TiO2-WO3 Mixed Oxide Catalysts, Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 10: 322-330 (2018).
[9] Tahir M., Sagir M., Shahzad K., Removal of Acetylsalicylate and Methyl-Theobromine from Aqueous Environment Using Nano-Photocatalyst WO3-TiO2@ G-C3N4 Composite, Journal of Hazardous Materials, 363: 205-213 (2019).
[10] Malligavathy M., Iyyapushpam S., Nishanthi S., Padiyan D. P., Photoreduction Synthesis of Silver on Bi2O3/TiO2 Nanocomposites and Their Catalytic Activity for the Degradation of Methyl Orange," Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28: 18307-18321 (2017).
[11] Peng Q., Peng G., Wu L., Wang X., Yang X., Li X., Entrapment of Bi­2­O­3 Nanoparticles in TiO­2 Nanotubes for Visible Light-Driven Photocatalysis, Research on Chemical Intermediates, 44: 6753-6763 (2018).
[12] Bazyari A., Khodadadi A.A., Mamaghani A.H., Beheshtian J., Thompson L.T., Mortazavi Y., Microporous Titania–Silica Nanocomposite Catalyst-Adsorbent for Ultra-Deep Oxidative Desulfurization, Applied Catalysis B: Environmental, 180: 65-77 (2016).
[13] Choi T., Kim J.-S., Kim J.H., Influence of Alkoxide Structures on Formation of TiO2/WO3 Heterojunctions for Photocatalytic Decomposition of Organic Compounds, Advanced Powder Technology, 27: 2061-2065 (2016).
[14] Shojaei A. F., Shams-Nateri A., Ghomashpasand M., Comparative Study of Photocatalytic Activities of Magnetically Separable WO3/TiO2/Fe3O4 Nanocomposites and TiO2, WO3/TiO2 and TiO2/Fe3O4 Under Visible Light Irradiation, Superlattices and Microstructures, 88: 211-224 (2015).
[15] Dahri M. K., Kooh M. R. R., Lim L. B., Water Remediation Using Low Cost Adsorbent Walnut Shell for Removal of Malachite Green: Equilibrium, Kinetics, Thermodynamic and Regeneration Studies, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2: 1434-1444 (2014).
[16] Ambreen S., Pandey N., Mayer P., Pandey A., Characterization and Photocatalytic Study of Tantalum Oxide Nanoparticles Prepared by the Hydrolysis of Tantalum Oxo-Ethoxide Ta8 (μ3-O)2 (μ-O)8 (μ-OEt)6 (OEt)14," Beilstein Journal of Nanotechnology, 5: 1082-1090 (2014).
[17] Jiang L., Yuan X., Zeng G., Liang J., Chen X., Yu H., Wang H., Wu Z., Zhang J., Xiong T., In-Situ Synthesis of Direct Solid-State Dual Z-Scheme WO3/G-C3N4/Bi2O3 Photocatalyst for the Degradation of Refractory Pollutant, Applied Catalysis B: Environmental, 227: 376-385 (2018).