بررسی ویژگی مغناطیسی و فتوکاتالیستی نانوذره‌های Fe3O4 پس از پوشش‌دهی با ZnO و TiO2

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

سولماز قنبرنژاد ¹ , علی نعمتی ² , سعید باغشاهی ³ , محبوبه محمودی ⁴

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه مهندسی مواد، تهران، ایران
2 - دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی و علم مواد، تهران، ایران
3 - دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، گروه مهندسی مواد، قزوین، ایران
4 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، دانشکده مهندسی پزشکی، یزد، ایران

تاریخ دریافت : 1396/10/22 تاریخ پذیرش : 1397/06/22 تاریخ انتشار : 1397/12/01

کلید واژه: فتوکاتالیست, نانوذره‌ها, نیم‌رسانا, هسته/پوسته دوجزیی, هسته/پوسته سه جزیی,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، پس از پوشش‌دهی نانوذره‌های مگنتیت با ZnO و TiO2 به روش سل/ژل سعی شد تا تشکیل ساختار و ویژگی مغناطیسی نانوذره‌های هسته/پوسته دو جزیی و سه جزیی با روش پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و مغناطیس‌سنج ارتعاشی (VSM) بررسی شد. رفتار فتوکاتالیستی در تخریب متیلن به لو در گستره صفر تا 120 دقیقه تحت تابش نور خورشید با طیف‌سنج مرئی/فرابنفش ثبت شد. تغییرات با استفاده از طیف فتولامینسانس (PL) و سطح ویژه به‌دست آمده با دستگاه جذب/واجذب نیتروژن (BET) بررسی شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد کهmg/ml 10 نانوذره‌های هسته/پوسته بیش از 90 % از مولکول‌های متیلن به لو را در مدت زمان 120 دقیقه تحت تابش نور خورشید تخریب کرده‌اند. اما افزایش تعداد پوسته‌ها سبب تغییر نوع نیم‌رسانا از نوع مستقیم به غیرمستقیم می‌شود که به دنبال آن فصل مشترک ناهمگن رفتار فتوکاتالیستی را تضعیف می‌کند.

چکیده انگلیسی:

In this research, magnetite NPs via sol/gel method was coated with ZnO and TiO2. Phases, microstructures, and magnetic properties of binary and ternary core/shell nanoparticles were characterized using X-ray diffraction )XRD), transmission electron microscopy )TEM) and vibrational magnetometer )VSM). Photocatalytic activities in methylene blue degradation under sunlight irradiation for 120 min were recorded using UV/Vis spectrophotometer, changes were studied using the photoluminescence spectrum (PL), and the specific surface areas were obtained by the nitrogen adsorption/desorption apparatus )BET). The results showed that 10 mg/ml core/shell nanoparticles during 120 min under sunlight radiation could degrade >90% of methylene blue molecules. However, the increase in the number of shells causes the change in the type of semiconductors from direct to indirect; following that heterogeneous interface reduces the photocatalytic efficiency

منابع و مأخذ:

[1] Huarac, J.C.B.; "Synthesis and Characterization of Fe3O4/ZnO and Fe3O4/ZnMnS Core-Shell Heterostructured Nanoparticles", Ph.D. thesis; University of Puerto Rico Mayagüez Campus; 2010.
[2] Akyol, A.; Yatmaz. H.; Bayramoglu, M.; Applied Catalysis B: Environmental 54, 19-24, 2004.
[3] Augugliaro, V.; Bellardita, M.; Loddo. V.; Palmisano, G.; Palmisano, L.; Yurdakal, S.; Journal of Photochemistry and Photobiology C 13, 224-245, 2012.
[4] Singh, S., Barick, K., Bahadur, D.; Journal of Materials Chemistry A 1, 3325-3333, 2013.
[5] Yusoff, N.; Kumar, S.V.; Pandikumar, A.; Huang, N.; Marlinda, A.; An’amt, M.; Ceramics International
41, 5117-5128, 2015.
[6] Ahmadi, N.; Nemati, A.; Solati-Hashjin, M.; Materials Science in Semiconductor Processing
26, 41-48, 2014.
[7] Shi, Z.L.; Du, C.; Yao, S.H.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 42, 652-657, 2011.
[8] Pető, G.; Molnar, G.; Paszti, Z.; Geszti, O.; Beck, A.; Guczi, L.; Materials Science and Engineering C 19, 95-99, 2002.
[9] Beydoun, D.; Amal, R.; Low, G.K.C.; McEvoy, S.; Journal of Physical Chemistry B 104, 4387-4396, 2000.
[10] Chong, M.N.; Jin, B.; Chow, C.W.; Saint, C.; Water Research 44, 2997-3027, 2010.
[11] Feng, X.; Guo, H.; Patel, K.; Zhou, H.; Lou, X.; Chemical Engineering Journal 244,327-334, 2014.
[12] Ghanbarnezhad, S.; Baghshahi, S.; Nemati, A.; Mahmoodi, M.; Materials Science in Semiconductor Processing72, 85-92, 2017.
[13] Kharatzadeh, A.; Jamali-Sheini, F.; Yousefi, R.; Materials & Design 107, 47-55, 2016.
[14] Ojha, D.P.; Joshi, M.K.; Kim, H.J.; Ceramics International43, 1290-1297, 2017.
[15] Wang, J.; Yang, J.; Li, X.; Wang, D.; Wei, B.; Song, H.; Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures75, 66-71, 2016.
[16] Li, W.; Liang, R.; Hu, A.; Huang, Z.; Zhou, Y.N.; RSC Advance4, 36959-36966, 2014.
[17] Wan, J.; Li, H.; Chen, K.; Materials Chemistry and Physics 114, 30-32, 2009.
[18] Choi, J.; Park, H.; Hoffmann, M.R.; Journal of Materials Research and Technology 25, 149-158, 2010.
[19] Li, Z.Q.; Wang, H.L.; Zi, L.Y.; Zhang, J.J.; Zhang, Y.S.; Ceramics International 41, 10634-10643, 2015.
[20] Curiale, J.; Granada, M.; Troiani, H.; Sánchez, R.; Leyva, A.; Levy, P.; Applied Physics Letters 95, 043106, 2009.
[21] Lin, C.R.; Chu, Y.M.; Wang, S.C.; Materials Letters 60, 447-450, 2006.
[22] Ahmed, M.; Okasha, N.; Gabal, M.; Materials Chemistry and Physics 83, 107-113, 2004.
[23] Karunakaran, C.; Vinayagamoorthy, P.; Jayabharathi, J.; Langmuir 30, 15031-15039, 2014.
[24] Kayaci, F.; Vempati, S.; Ozgit-Akgun, C.; Donmez, I.; Biyikli, N.; Uyar, T.; Nanoscale 6, 5735-5745, 2014.
[25] Kim, S.; Fisher, B.; Eisler, H.J.; Bawendi, M.; Journal of the American Chemical Society125, 11466-11467, 2003.
[26] Xu, M.; Li, Q.; Fan, H.; Advanced Powder Technology 25, 1715-1720, 2014.
[27] Kumar, S.V.; Huang, N.; Yusoff, N.; Lim, H.; Materials Letters 93,411-414, 2013.
[28] Sun, L.; Shao, R.; Tang, L.; Chen, Z.; Journal of Alloys and Compounds564, 55-62, 2013.
[29] Xuan, S.; Jiang, W.; Gong, X.; Hu, Y.; Chen, Z.; Journal of Physical Chemistry C113, 553-558, 2008.
[30] Sarkar, A.; Singh, A.K.; Khan, G.G.; Sarkar, D.; Mandal, K.; RSC Advance 4, 55629-55634, 2014.

_||_