سنتز، مشخصه‌یابی و فعالیت فتوکاتالیستی کامپوزیت اکسیدروی/ سیلیکاژل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

هدف پژوهش حاضر ساخت و مشخصه‌یابی کامپوزیت‌های فتوکاتالیست اکسیدروی/ سیلیکاژل برای حذف رنگ متیل‌اورانژ بود. ساخت کامپوزیت اکسیدروی/ سیلیکاژل از طریق قراردادن سیلیکاژل در نمک مذاب کلریدروی در دمای 560 درجه‌سانتی‌گراد در زمان­های 20، 40، 60 و 90 دقیقه انجام شد. برای سنتز این کامپوزیت از هیچ عامل احیا کننده و یا ماده شیمیایی به‌ غیر از کلریدروی استفاده نشد. با روش ارایه شده در ‌این تحقیق سنتز نانوذرات و تثبیت آن‌ها بر روی پایه در زمانی کوتاه میسر شد. شناسایی ساختار فازی، بررسی ریزساختاری و طیف جذب کامپوزیت‌ها بوسیله آزمون‌های پراش پرتو ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و اسپکتروفتومتر طیف جذبی(DRS) انجام گرفت. عکس‌های میکروسکوپ الکترونی نشان دادند که تماس سیلیکاژل با نمک مذاب موجب تشکیل نانوذرات به شکل یک فیلم نازک بر روی سیلیکاژل شد. با قرار دادن سیلیکاژل‌ در نمک مذاب، نانوذرات اکسیدروی به شکل یک لایه صاف بر روی سطح آن‌ها تشکیل شد. با افزایش بیشتر زمان تماس با نمک مذاب، تعدادی ذره قابل مشاهده بر روی سطح مشاهده شد. نمودارهای پراش اشعه ایکس نشان دهنده فاز آمورف سیلیکاژل و ساختار کریستاله اکسیدروی بود. بطور کلی، نتایج نشانگر تشکیل لایه اکسیدروی بر روی سطح سیلیکاژل به شکل فیلم بودند که در زمان­های بالاتر ابتدا ضخامت فیلم افزایش یافته و سپس پس از 60 دقیقه تعدای نانوذره نیز تولید شد. علاوه بر این، پایداری نانوکامپوزیت‌های سنتز شده توسط تست آب‌شویی تایید شد. در نهایت، خاصیت فتوکاتالیستی کامپوزیت‌ها در مقابل رنگ متیل­اورانژ ارزیابی گردید. میان نانوکامپوزیت‌های اکسیدروی/ سیلیکاژل تهیه شده، بازده حذف نمونه‌های 20، 40 و 60 دقیقه بسیار نزدیک به هم و بترتیب معادل 9/39، 6/40 و 3/41% بود و در نمونه 90 دقیقه بازده تا 0/31% کاهش ‌یافت.

کلیدواژه‌ها


1. A. Barhoum, G. Van Assche, H. Rahier, M. Fleisch, S. Bals, M.P. Delplancked, F. Leroux and D. Bahnemann, Sol-gel hot injection synthesis of ZnO nanoparticles into a porous silica matrix and reaction mechanism, Materials & Design, 119(2017)270-276.
2. E. G. Pantohan, R. T. Candidato. Jr and R.M. Vequizo, Surface characteristics and structural properties of sol-gel prepared ZnO-SiO2 nanocomposite powders, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 79(2015)1-6.
3. M. Ghorbanpour, M. Moghimi and S. Lotfiman, Silica-Supported Copper Oxide Nanoleaf with Antimicrobial Activity Against Escherichia Coli, Journal of Water and Environmental Nanotechnology, 2(2017)112-117.
4. R. Payami, M. Ghorbanpour and A.P. Jadid, Antibacterial silver-doped bioactive silica gel production using molten salt method, Journal of Nanostructure in Chemistry, 6.3(2016)215-221.
5. S. Lotfiman and M. Ghorbanpour, Antimicrobial activity of ZnO/silica gel nanocomposites prepared by a simple and fast solid-state method, Surface and Coatings Technology, 310(2017)129-133.
6. H. Pourabolghasem and M. Ghorbanpour, Antibacterial Activity of Copper-doped Montmorillonite Nanocomposites Prepared by Alkaline Ion Exchange Method, Journal of Physical Science, 27 (2016) 1-12.
7. M. Ghorbanpour and S. Lotfiman, Solid-state immobilisation of titanium dioxide nanoparticles onto nanoclay, Micro & Nano Letters, 11(2016)684-687.
8. H. Pouraboulghasem, M. Ghorbanpour, R. Shayegh and S. Lotfiman, Synthesis, characterization and antimicrobial activity of alkaline ion-exchanged ZnO/bentonite nanocomposites, Journal of Central South University, 23 (2016)787-792.
9. W. Zhang, L. Zou and L. Wang, Photocatalytic TiO2/adsorbent nanocomposites prepared via wet chemical impregnation for wastewater treatment: A review, Applied Catalysis A: General, 371(2009)1–9.
10. A. Y. Shan, T. I. M. Ghazi and S. A. Rashid, Immobilisation of titanium dioxide onto supporting materials in heterogeneous photocatalysis: A review, Applied Catalysis A: General, 389(2010)1–8.
11. E. Brillas and J. Casado, Aniline degradation by electro-Fenton and peroxi-coagulation processes using a flow reactor for wastewatertreatment, Chemosphere, 47(2002)241-248.
12. E. Brillas, E. Mur, R. Sauleda, L. Sanchez, J. Peral, X. Domenech and J. Casado, Aniline mineralization by AOP's: anodic oxidation, photocatalysis, electro-Fenton and photoelectro-Fenton processes, Applied Catalysis B: Environmental. 16(1998)31-42.
13. E. Brillas, E. Mur and J. Casado, Iron(II) Catalysis of the Mineralization of Aniline Using a Carbon-PTFE O2-Fed Cathode, Journal of the Electrochemical Society, 143(1996)49-53.