حذف فتوكاتاليستي سافرانيناز آب به وسيله بستر ثابت نانو‌‌‌‌ ذرات دي‌اكسيد تيتانيم نيكل دوپ پوشش داده شده بر روي زئوليت طبيعي كلينوپتيلوليت

Photocatalytic Removal of Safranin-O Using Nickel-Doped Titanium Dioxide Nanoparticle-Coated Clinopetilolite Natural Zeolite

مقدمه: دوپ كردن برخي از فلزات با فتوكاتاليست‌ها و افزايش سطح آن‌ها باعث افزايش كارايي فتوكاتاليستي آنان مي‌شود. در مطالعه حاضر، از دوپنت نيكل و زئوليت طبيعي ايراني براي افزايش كارايي نانو دي‌اكسيد تيتانيم به منظور حذف فتوكاتاليستي تركيبات آزونيوم از آب استفاده شد. روش‌ها: تيتانيم نيكل دوپ پوشش داده شده بر روي بستر زئوليت كلينوپتيلوليت با 4 نسبت 0/17، 2، 9 2/TiO Ni و 2TiO خالص به وسيله روش سل- ژل ساخته شد و با روش‌هاي آناليز دستگاهي پراش پرتو ايكس (XRD يا X-ray splashing)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM يا Scanning electronic microscope) و پلاسماي جفت شده القايي (ICP يا Induced coupled plasma) مورد بررسي قرار گرفت. سپس، ميزان كارايي فعاليت فتوكاتاليستي نسبت‌هاي مختلف دوپنت نيكل تحت پرتو فرابنفش (UV يا Ultra-violet ray) در غلظت‌هاي 25 و 50 mg/l سافرانين (تركيب فنازيني) محلول در آب بررسي شد. يافته‌ها: در مطالعه حاضر، فازهاي آناتاز و روتايل دي‌اكسيد تيتانيم ساخته شده با روش سل- ژل با درصد فراواني 86/33 درصد (اندازه 34/44 نانومتر) و 13/67 درصد (اندازه 18 نانومتر) مشاهده شد. مطابق نتايج، نمونه‌هاي حاوي دوپنت نيكل كارايي فتوكاتاليستي بهتري را نسبت به نمونه‌هاي فاقد نيكل از خود نشان داد. علاوه بر اين، اضافه كردن نيكل باعث كاهش درصد فراواني فاز آناتاز نمونه‌ها و همچنين، افزايش سرعت واكنش فتوكاتاليستي گرديد. نمونه N9TC با كارايي حذف فتوكاتاليستي 93 و 79 درصد براي غلظت‌هاي 25 و 50 mg/l سافرانين بالاترين كارايي حذف فتوكاتاليستي را در بين ساير نمونه‌هاي فتوكاتاليستي داشت. نتيجه‌گيري: استفاده از زئوليت كلينوپتيلوليت ايراني به عنوان بستر راهي مقرون به صرفه براي افزايش فعاليت فتوكاتاليستي مي‌باشد. همچنين، اضافه كردن نيكل به دي‌اكسيد تيتانيم باعث افزايش كارايي حذف فتوكاتاليستي سافرانين به عنوان يك تركيب فنازيني مي‌شود. افزايش نسبت Ni/TiO2 تا 9 درصد باعث افزايش كارايي حذف فتوكاتاليستي نمونه‌ها نسبت به نمونه‌هاي حاوي دي‌اكسيد تيتانيم خالص شده است.

Background: Doping of some metals by photocatalysts and increasing of their surfaces result in the improvement of their photocatalytic activities. In this study, nickel dopant and Iranian natural zeolite were used to increase the efficiency of titanium dioxide nanoparticles for photocatalytic removal of azonium components from water. Methods: Ni-doped titanium-coated clinopetilolite zeolite surface with Ni/TiO2 ratios of0.17, 2, and 9, and pure TiO2 were made through sol-gel method and studied through analytical methods of X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), and induced coupled plasma (ICP). Then, the efficiency of photocatalytic activities of different ratios of nickel dopant were investigated under ultra-violet (UV) ray in 25 and 50 mg/l concentrations of aqueous solution of safranin (phenazine compound). Findings: In the present study, TiO2 nanoparticles in the anatase and rutile phases obtained via sol-gel method were found at a frequency of 86.33% (34.44 nm particle size) and 13.67% (18 nm particle size). Nickel dopant samples exhibited better photocatalytic efficiency in comparison with samples without nickel. In addition, the addition of nickel to samples caused a reduction in anatase phase frequency of samples and increase in photocatalytic reaction rate. N9TC sample, with photocatalytic removal efficiency of 93% and 79% for safranin concentrations of 25 and 50 mg/l, had the highest photocatalytic removal efficiency among the samples. Conclusion: The use of Iranian clinopetilolite as a substrate is the most cost-effective way to increase photocatalytic activity. Moreover, adding nickel to titanium dioxide increased safranin removal efficiency. Increasing of the Ni/TiO2 ratio to 9% increased photocatalytic removal efficiency of samples in comparison with samples containing only pure titanium dioxide.