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

نویسندگان

استاد مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها


[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.