تاثير اكسيد گرافن احيا شده بر تخريب فوتوكاتاليستي ماده رنگزاي رودآمين B

The effect of reduced graphene oxide on photo-catalytic degradation Rhodamine B

در اين مطالعه تلاش شده است تا يك سامانه كامپوزيتي شامل فوتوكاتاليست ZnV2O6 و اكسيد گرافن احيا شده (rGO) ساخته شود. به اين منظور در گام نخست پيش‌ساز ZnV2O6 به روش هم‌رسوبي تهيه شد. براساس نتايج بدست آمده، خلوص فازي و ريزساختار نمونه كلسينه شده در دماي 600 درجه سلسيوس به مدت دو ساعت نسبت به ساير نمونه‌ها شرايط بهتري دارد. در گام بعدي، نانوصفحات اكسيد گرافن به روش هامرز بهبود يافته تهيه شدند و به روش تركيبي (شيميايي و حرارتي) احيا گرديدند. در نهايت نيز، نانوكامپوزيت‌هاي فوتوكاتاليستي ZnV2O6/rGO از طريق اختلاط مقادير مشخص از rGO با نانوساختارهاي ZnV2O6 تحت امواج فراصوت بدست آمد. فعاليت فوتوكاتاليستي و سينتيك واكنش تخريب ماده رنگزاي رودآمين B براي كلوئيدهاي مختلف فاقد ذرات فوتوكاتاليست، حاوي نانوذرات ZnV2O6 و حاوي نانوكامپوزيت‌هاي ZnV2O6/rGO اندازه‌گيري شد؛ نتايج حاكي از عملكرد فوتوكاتاليستي قابل قبول براي پودرهاي ZnV2O6 به علت گاف انرژي مناسب اين نيمه‌رسانا است. بعلاوه پس از گذشت دو ساعت، ميزان تخريب ماده رنگزا براي نمونه حاوي سامانه نانوكامپوزيتي به 71% رسيده است كه در مقايسه با عملكرد همين فوتوكاتاليست‌ در غياب rGO، رشدي معادل 27% درصد نشان مي‌دهد. از اين رو انتظار مي‌رود تا صفحات كربني علاوه بر افزايش سطح ويژه لايه فوتوكاتاليستي و جذب بيشتر نور برخوردي، با قابليت به دام انداختن الكترون‌ها و انتقال دادن سريع آنها، از نرخ بازتركيب اكسايتون‌هاي به وجود آمده در فوتوكاتاليست بكاهند كه اين امر در نهايت به افزايش عملكرد فوتوكاتاليستي نانوكامپوزيت‌هاي برپايه ZnV2O6/rGO در تخريب ماده رنگزاي رودآمين B منجر شده است.

In this study, a nanocomposite of ZnV2O6 photo-catalyst hybridized with reduced graphene oxide (rGO) was prepared to degrade Rhodamine B. The ZnV2O6 nanostructures were successfully synthesized via co-precipitation route and the most significant process parameters were optimized during calcination. The structure and morphology were explored in detail using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses. Graphene oxide was synthesized from natural graphite powder using a modified Hummers method and reduced to graphene-like sheets by removing oxygen functionalities with the recovery of conjugated structure. The self-degradation of RhB is almost negligible, but when ZnV2O6 powders were inserted in the solution, the degradation of RhB increased to 44% after irradiation for 120 min. The ZnV2O6/rGO nanocomposites exhibit a much higher photocatalytic activity towards the photodegradation of dye, indicating that the presence of rGO can suppress charge recombination thanks to the fast interfacial electron transfer between ZnV2O6 particles and rGO sheets.