دوپینگ نانوذرات تجاری TiO2 (UV100) با اوره و بررسی فعالیت نوری آن در حذف یک آلاینده محیط زیست (اسید قرمز 27) تحت تابش نور مرئی

الموضوعات : Effective and expandable solutions to control and eliminate environmental pollution

زهرا محمودی ¹

1 - دانش‌آموخته دکتری شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاريخ الإرسال : 12 الثلاثاء , شعبان, 1446 تاريخ التأكيد : 02 الأحد , رمضان, 1446 تاريخ الإصدار : 01 الأربعاء , ذو الحجة, 1446

الکلمات المفتاحية: TiO2 (UV100), دوپینگ با اوره, فعاليت فوتوكاتاليزوري, اسید قرمز 27,

ملخص المقالة :

در این تحقیق TiO₂ تجاری به نام­  UV100به روش تلقیح با اوره دوپه شده و فعالیت فوتوکاتالیزوری آن تحت تابش نور مرئی مورد ارزیابی قرار گرفته است. مشخصات نانوذرات دوپه شده بوسیله تکنیک­های پراش اشعه X (XRD)، اسپکتروسکوپی پراش انعکاسی (DRS)، BET  و XPS بررسی شده است. فعالیت فوتوکاتالیزوری نانوذرات TiO₂ (UV100) دوپه شده با اوره با نسبت­های وزنی مختلف و دماهای کلسیناسیون متفاوت در حذف فوتوکاتالیزوری اسید قرمز 27 که یک نوع رنگ مونوآزوی نساجی است مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد دوپینگ اوره سبب افزایش فعالیت فوتوکاتالیزوری نانوذرات TiO₂ (UV100) تحت تابش نور مرئی می‌شود. این مسئله ناشی از کاهش شکاف طیف نانوذرات تحت تاثیر دوپینگ اوره می‌باشد. TiO₂ (UV100) دوپه شده با اوره به نسبت (1:1) و در دمای کلسیناسیون  ^oC350 بیش­ترین فعالیت فوتوکاتالیزوری را نسبت به سایر نانوذرات دوپه شده نشان می­دهد. حذف AR27 تحت تابش نور مرئي به مدت 50 دقیقه در حضور نانوذرات TiO₂ (UV100) خالص و TiO₂ (UV100) دوپه شده به ترتیب 65 و %100 است.

المصادر:

[1] Skalska-Tuomi, K., Kaijanen, L., Monteagudo, J.M., Mänttäri, M., 2025, Efficient removal of pharmaceuticals from wastewater: Comparative study of three advanced oxidation processes, Journal of Environmental Management, 375, 124276.
[2] Zafari, S.H., 2024, Removal of p-nitrophenol from aqueous environments by UV/S2O82- process in a continuous photoreactor: Optimization by Taguchi method, Environmental Pollution and Sustainable Urban Development, 1(1), 33. (in Persian)
[3] Eskandarloo, H., 2024, A review of new methods of removing environmental pollutants: Photolysis and UV/H2O2 processes, Environmental Pollution and Sustainable Urban Development, 1(1), 1. (in Persian)
[4] Soudabeh, S., Behnajady, M.A., Tolvanen, P., Salmi, T., 2018, Optimization of photooxidative removal of phenazopyridine from water, Russian Journal of Physical Chemistry A, 92, 876.
[5] Ahmed, H.R., Kayani, K.F., 2024, A comparative review of Fenton-like processes and advanced oxidation processes for Methylene Blue degradation, Inorganic Chemistry Communications, 170, 113467.
[6] Chakravorty, A., Roy, S., 2024, A review of photocatalysis, basic principles, processes, and materials, Sustainable Chemistry for the Environment, 8, 100155.
[7] Du, Q., Lin, Y., Cheng, S., Wei, D., Wang, Y., Zhou, Y., 2024, In situ synthesis of three-dimensional flower-like TiO2/WO3 heterojunction: Enhanced visible photocatalytic properties and theoretical calculations, Ceramics International, 50, 30605.
[8] Yang, W., Bu, Q., 2024, Microsphere structure enhances the photocatalytic performance of TiO2-CdS heterojunction, Materials Letters, 367, 136619.
[9] Airemlou, L., 2024, Synthesis of ZnO/SnO2 nanocomposite loaded with silver via liquid impregnation method and investigation of its photocatalytic activity in removing an environmental pollutant under visible light irradiation, Environmental Pollution and Sustainable Urban Development, 1(2), 85. (in Persian)
[10] Mohammadpour Koselar, Z., Ghazi Tabatabaei, Z., 2024, Design of multifunctional photocatalysts with g-C₃N₄ and its applications in sustainable technologies, Environmental Pollution and Sustainable Urban Development, 1(3), 29. (in Persian)
[11] Muscetta, M., Ganguly, P., Clarizia, L., 2024, Solar-powered photocatalysis in water purification: Applications and commercialization challenges, Journal of Environmental Chemical Engineering, 12, 113073.
[12] Amini-Badr, A., Behnajady, M.A., 2024, Photocatalytic removal of cefazolin in a photoreactor packed with TiO2-P25 nanoparticles supported on glass beads: An artificial neural network modeling, International Journal of Environmental Analytical, 104, 5713.
[13] Sadeghi Farshi, F., Behnajady, M.A., Aberoomand Azar, P., Safekordi, A.A., Modirshahla, N., 2022, A mechanistic study on photocatalytic activity of hydrothermally synthesized titanium dioxide nanowires decorated by silver phosphate, Materials Science in Semiconductor Processing, 142, 106501.
[14] Bahnemann, D.W., 2004, Photocatalytic water treatment: Solar energy applications, Solar Energy, 77, 445.
[15] Winayu, B.N.R., Tsai, Y.-Y., Chu, H., 2022, Enhancement of formaldehyde removal by graphene, S, and N doping on TiO2 nanocomposite photocatalyst, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 170, 110961.
[16] Sing, K.S.W., 1985, Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity, Pure and Applied Chemistry, 57, 603.
[17] Behnajady, M.A., Elhami Alamdari, M., Modirshahla, N., 2013, Investigation of the effect of heat treatment process on characteristics and photocatalytic activity of TiO2-UV100 nanoparticles, Environment Protection Engineering, 33, 39.
[18] Hu, S., Wang, A., Li, X., Lowe, H., 2010, Hydrothermal synthesis of well-dispersed ultrafine N-doped TiO2 nanoparticles with enhanced photocatalytic activity under visible light, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 71, 156.
[19] Senthilnathan, J., Philip, L., 2010, Photocatalytic degradation of lindane under UV and visible light using N-doped TiO2, Chemical Engineering Journal, 161, 83.
[20] Chen, X., Burda, C., 2004, Photoelectron spectroscopic investigation of nitrogen-doped titania nanoparticles, The Journal of Physical Chemistry B, 108, 15446.