سنتز قابل کنترل نانومیله‌های ZnO بر روی زیرلایه مش فولاد ضد زنگ برای تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده‌های آلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی فیزیک و نانوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.

2 گروه شیمی فیزیک و نانو شیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق، نانومیله‌های اکسید روی (ZnO) با روش رسوب حمام شیمیایی (CBD) بر روی مش فولادی 400 برای تجزیه فوتوکاتالیستی دو آلاینده آلی رنگ متیلن بلو (MB) و آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین (TC) سنتز شدند. پارامترهای مختلفی از جمله غلظت محلول هسته‌زایی، تعداد چرخه‌های رسوب‌گذاری و دمای رشد برای رسیدن به حالت بهینه رشد اکسید روی مورد مطالعه قرار گرفتند. نمونه بهینه با زمان رشد 3 ساعت در دمای 95 درجه سانتیگراد و غلظت 5 میلی مولار روی استات به عنوان محلول هسته برای آزمایش های تخریب فوتوکاتالیستی استفاده شد. تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی بازتابی منتشر (DRS) شکاف انرژی eV 3.2 را برای نانومیله‌های اکسید روی نشان داد. ثابت‌های سرعت تخریب نوری برای حذف MB و TC به ترتیب 0.0121 و 0.0043 بر دقیقه بود. همچنین، مکانیسم تخریب فوتوکاتالیستی برای پیشنهاد تولید بار و مسیر انتقال مورد مطالعه قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

[1] H. Wang et al, “Visible-light-driven removal of tetracycline antibiotics and reclamation of hydrogen energy from natural water matrices and wastewater by polymeric carbon nitride foam.”, Water Research, 144 (2018) 215.
[2] H. Al Abdulgader et al, “Hybrid ion exchange–Pressure driven membrane processes in water treatment: A review.”, Separation and Purification Technology, 116 (2013) 253.
[3] M. S. Mauter et al, “The role of nanotechnology in tackling global water challenges.”, Nature Sustainability, 1 (2018) 166.
[4] T. O. Durotoye et al, “Impact assessment of wastewater discharge from textile industry in Lagos, Nigeria.”, Cogent Engineering, 1 (2018) 1531687.
[5] Z. Hu et al, “Efficiency evaluation with feedback for regional water use and wastewater treatment.”, Journal of hydrology, 562 (2018) 703.
[6] M. Sheikh et al, “Application of ZnO nanostructures in ceramic and polymeric membranes for water and wastewater technologies: a review.”, Chemical Engineering Journal, 391 (2020) 123475.
[7] A. Monteoliva-García et al, “Effects of carrier addition on water quality and pharmaceutical removal capacity of a membrane bioreactor–advanced oxidation process combined treatment. Science of the Total Environment, 708 (2020): 135104.
[8] R. K. Upadhyay et al. “Role of graphene/metal oxide composites as photocatalysts, adsorbents and disinfectants in water treatment: a review.”, RSC Advances, 4 (2014) 3823.
[9] K. M. Lee et al, “Recent developments of zinc oxide based photocatalyst in water treatment technology: a review.”, Water Research, 88 (2016) 428.
[10] S. H. Chan et al, “Recent developments of metal oxide semiconductors as photocatalysts in advanced oxidation processes (AOPs) for treatment of dye waste‐water.”, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 86 (2011) 1130.
[11] M. Samadi et al, “Recent progress on doped ZnO nanostructures for visible-light photocatalysis.”, Thin Solid Films, 605 (2016) 2.
[12] M. Samadi et al, “Design and tailoring of one-dimensional ZnO nanomaterials for photocatalytic degradation of organic dyes: a review.”, Research on Chemical Intermediates, 45 (2019) 2197.
[13] R. Molinari et al, R, Photocatalytic membrane reactors: Configurations, performance and applications in water treatment and chemical production, In Handbook of membrane reactors, Woodhead Publishing, 2013, pp. 808-845.
[14] Y. Wang, ZnO nanorods for gas sensors, In Nanorods and Nanocomposites , IntechOpen 2020, pp. 35-55.
[15] M. R. Almamari, Mohammed Rashid et al, “Some distinct attributes of ZnO nanorods arrays: Effects of varying hydrothermal growth time.”, Materials, 15 (2022) 5827.
[16] M. Samadi et al, “Synergism of oxygen vacancy and carbonaceous species on enhanced photocatalytic activity of electrospun ZnO-carbon nanofibers: Charge carrier scavengers mechanism.”, Applied Catalysis A: General, 466 (2013) 153.
[17] J. B. Coulter et al, “Assessing Tauc plot slope quantification: ZnO thin films as a model system.”, Physica Status Solidi (b), 255 (2018) 1700393.
[18] M. Samadi et al, “Visible light photocatalytic activity of novel MWCNT-doped ZnO electrospun nanofibers.”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 359 (2012) 42.