بررسی اثر ترکیب فاز فعال در ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی و عملکرد نانوفتوکاتالیست CuS-CdS/TiO2 حساس به نور مرئی برای استفاده در حذف اسید اورنژ 7

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

مهین ملکی ¹ (استاد مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران)
محمد حقیقی ² (استاد مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران)

تاریخ دریافت : 1396/01/31 تاریخ پذیرش : 1396/03/31 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: تصفیه آب, نانوفتوکاتالیست CuS-CdS/TiO2, نور مرئی, اسید اورنژ 7,

چکیده مقاله :

طی سال‌های اخیر، فرایند فتوکاتالیستی نیم‌رساناها برای حذف ترکیبات آلی از آب، توجه زیادی را به دلیل پتانسیل این فرایند به‌عنوان یک فناوری تصفیه کم‌هزینه و دوست‌دار محیط‌زیست به خود جلب کرده است. در این پژوهش با هدف به‌دست آوردن مقدار بهینه محتوای CuS و CdS در نانوفتوکاتالیست‌های CuS-CdS/TiO2، چهار نمونه با مقدارهای متفاوت CuS و CdS با روش آب گرمایی سنتز شدند. نمونه‌های سنتز شده با روش‌های XRD، FESEM، EDX، BET و FT-IR مشخصه یابی شدند. نتیجه‌های آنالیز XRD تشکیل فازهای CuS و CdS را بر روی سطح TiO2 تأیید کرد. بر مبنای نتایج مشخصه یابی دیگر، نمونه با نسبت وزنی 5:5:90 از CuS:CdS:TiO2 به دلیل داشتن سطح ویژه بالا، بلورینگی نسبی بالاتر و ریخت یکنواخت‌تر می‌تواند به‌عنوان نسبت بهینه برای بارگذاری فاز فعال در این فتوکاتالیست در نظر گرفته شود. فعالیت فتوکاتالیستی نمونه‌های تهیه شده بر مبنای رنگ بری از اسید اورانژ 7 (AO7) به‌عنوان آلاینده مدل در محیط آبی تحت تابش نور مرئی بررسی شد. کارایی حذف برای نمونه‌های CuS(5)CdS(5)/TiO2 ،CuS(3)CdS(7)/TiO2 ،TiO2 و CuS(7)CdS(3)/TiO2 به ترتیب برابر با 2/85، 100، 100 و 5/97% در مدت 100 دقیقه به‌دست آمد. برمبنای آزمون‌های عملکردی، نمونه با نسبت وزنی 5:5:90 از CuS:CdS:TiO2 در زمان کمتر از سایر نمونه‌ها (40 دقیقه) به رنگ بری کامل دست پیدا کرد که از نتایج مشخصه یابی نیز همین نتیجه انتظار می‌رفت. اثر غلظت اولیه AO7 و مقدار نانوفتوکاتالیست نیز بر روی عملکرد نمونه بهینه بررسی شد.

منابع و مأخذ:

[1] Bouberka, Z., Benabbou, K.A., Khenifi, A., Maschke, U., Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 275, 21-29, 2014.
[2] Yosefi, L., Haghighi, M., Allahyari, S., Separation and Purification Technology, 178, 18-28, 2017.
[3] Shahrezaei, M., Babaluo, A.A., Habibzadeh, S., Haghighi, M., European Journal of Inorganic Chemistry, 2017, 694-703, 2017.
[4] Wang, R.C., Yu, C.W., Ultrason Sonochem, 20, 553-564, 2013.
[5] Chen, F., Li, D., Luo, B., Chen, M., Shi, W., Journal of Alloys and Compounds, 694, 193-200, 2017.
[6] Lee, S.-Y., Park, S.-J., Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 19, 1761-1769, 2013.
[7] Babu, B., Aswani, T., Rao, G.T., Stella, R.J., Jayaraja, B., Ravikumar, R.V.S.S.N., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 355, 76-80, 2014.
[8] Cheng, L., Qiu, S., Chen, J., Shao, J., Cao, S., Materials Chemistry and Physics, 190, 53-61, 2017.
[9] Kiss, B., Manning, T.D., Hesp, D., Didier, C., Taylor, A., Pickup, D.M., Chadwick, A.V., Allison, H.E., Dhanak, V.R., Claridge, J.B., Darwent, J.R., Rosseinsky, M.J., Applied Catalysis B: Environmental, 206, 547-555, 2017.
[10] Chong, M.N., Jin, B., Chow, C.W., Saint, C., Water Research, 44, 2997-3027, 2010.
[11] Chen, S., Hu, Y., Jiang, X., Meng, S., Fu, X., Materials Chemistry and Physics, 149-150, 512-521, 2015.
[12] Habibi, M.H., Rahmati, M.H., Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 137, 160-164, 2015.
[13] Khataee, A.R., Karimi, A., Soltani, R.D.C., Safarpour, M., Hanifehpour, Y., Joo, S.W., Applied Catalysis A: General, 488, 160-170, 2014.
[14] Sasikala, R., Shirole, A.R., Bharadwaj, S.R., Journal of Colloid and Interface Science, 409, 135-140, 2013.
[15] He, Y., Zhang, L., Fan, M., Wang, X., Walbridge, M.L., Nong, Q., Wu, Y., Zhao, L., Solar Energy Materials and Solar Cells, 137, 175-184, 2015.
[16] Xu, A.-W., Gao, Y., Liu, H.-Q., Journal of Catalysis, 207, 151-157, 2002.
[17] Feilizadeh, M., Mul, G., Vossoughi, M., Applied Catalysis B: Environmental, 168-169, 441-447, 2015.
[18] Yao, G., Tang, Y., Fu, Y., Jiang, Z., An, X., Chen, Y., Liu, Y., Applied Surface Science, 326, 271-275, 2015.
[19] Huang, B., Yang, Y., Chen, X., Ye, D., Catalysis Communications, 11, 844-847, 2010.
[20] Liu, C., Liu, Z., Li, Y., Ya, J., E, L., An, L., Applied Surface Science, 257, 7041-7046, 2011.
[21] Lv, J., Wang, H., Gao, H., Xu, G., Wang, D., Chen, Z., Zhang, X., Zheng, Z., Wu, Y., Surface and Coatings Technology, 261, 356-363, 2015.
[22] Li, W., Cui, X., Wang, P., Shao, Y., Li, D., Teng, F., Materials Research Bulletin, 48, 3025-3031, 2013.
[23] Thirumala Rao, G., Babu, B., Joyce Stella, R., Pushpa Manjari, V., Venkata Reddy, C., Shim, J., Ravikumar, R.V.S.S.N., Journal of Molecular Structure, 1081, 254-259, 2015.
[24] Abbasi, Z., Haghighi, M., Fatehifar, E., Saedy, S., International Journal of Chemical Reactor Engineering, 9, 2011.
[25] Mahmoud, H.R., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 392, 216-222, 2014.
[26] Rezaee, L., Haghighi, M., RSC Advances, 6, 34055-34065, 2016.
[27] Mohammadkhani, B., Haghighi, M., Sadeghpour, P., RSC Advances, 6, 25460-25471, 2016.
[28] Asghari, E., Haghighi, M., Rahmani, F., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 418-419, 115-124, 2016.
[29] Ajamein, H., Haghighi, M., Energy Conversion and Management, 118, 231-242, 2016.
[30] Aghaei, E., Haghighi, M., Pazhohniya, Z., Aghamohammadi, S., Microporous and Mesoporous Materials, 226, 331-343, 2016.
[31] Spasiano, D., Marotta, R., Malato, S., Fernandez-Ibañez, P., Di Somma, I., Applied Catalysis B: Environmental, 170-171, 90-123, 2015.
[32] Senthilraja, A., Subash, B., Dhatshanamurthi, P., Swaminathan, M., Shanthi, M., Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 138, 31-37, 2015.
[33] Velmurugan, R., Swaminathan, M., Solar Energy Materials and Solar Cells, 95, 942-950, 2011.
[34] Sobana, N., Swaminathan, M., Separation and Purification Technology, 56, 101-107, 2007.