تخريب فتوكاتاليستي ماده رنگزا اسيد زرد 36 توسط نانوكامپوزيت دي اكسيد تيتانيوم اصلاح شده با زيركونيوم

Photocatalytic Degradation of Acid Yellow 36 Using Titanium Dioxide Nanocomposites Doped by Zirconium

مقدمه: در اين پژوهش ابتدا نانو فوتوكاتاليست TiO2-Zr با هدف ارتقاء و بهبود خواص فوتوكاتاليستي تيتانيوم دي اكسيد به روش سل ژل تهيه شده است. همچنين بازيابي كاتاليست­ها در شرايط اسيدي، قليايي و حرارتي نيز مطالعه گرديد. روش­كار: اين تحقيق در مقياس آزمايشگاهي انجام شد. شناسايي ساختار آن توسط روش­هاي FE-SEM, FTIR, EDX, BET، انجام و مقدار باند گپ نانوفوتوكاتاليست سنتز شده به روش DRS معادل 3 الكترون ولت اندازه گيري شد. همچنين اثر غلظت رنگ، pH محلول، غلظت پودر كاتاليست و زمان تماس به منظور صرفه اقتصادي در كارايي عمل رنگ زدايي، ثابت نگه داشته شد. سپس براي بررسي كارآيي آن، تخريب ماده آلاينده آلي رنگزا اسيد زرد 36 در نمونه­هاي آبي مورد مطالعه قرارگرفته و روند تخريب ماده آلاينده با استفاده از اسپكتروفوتومتر Vis UV/ و سنجش مقدار كربن­هاي آلي موجود (TOC) مورد مطالعه قرارگرفت. يافته­ها: در نهايت پس از بدست آمدن شرايط بهينه راندمان تخريب، با فوتوكاتاليست تيتانيوم دي اكسيد مقايسه گرديد كه نتايج بدست آمده افزايش قابل توجه راندمان به دليل تغييرات ايجاد شده در باند گپ و در نهايت قدرت فوتوكاتاليستي ماده سنتزي دوپ شده در تخريب آلاينده هاي آلي زيست محيطي را نشان داد. نتيجه­گيري: ورود زيركونيوم به شبكه دي­اكسيد تيتانيوم باعث كاهش انرژي شكاف شده درنتيجه انرژي لازم براي تحريك الكترون­ها از باند ظرفيت به باند رسانايي كاهش مي­يابد. هرچه باندگپ پايين­تر شود، فاصله بين ترازها كاهش يافته و انرژي مربوط به تحريك الكترون كمتر مي­شود در نتيجه طول موج بالاتر مي­رود. . فرآيند فوتوكاتاليستي در كاهش رنگ، تاثير قابل توجه اي داشته و قابليت بالقوه بالايي در رنگزدايي فاضلاب هاي حاوي ساير رنگ هاي آلي دارد.

Introduction: In this research, TiO2-Zr nano-photocatalyst was firstly developed with the aim of improving the photocatalytic activity of titanium dioxide via sol-gel method. The recovery of catalysts in acidic, alkaline and thermal conditions was also studied. Method: This research was done on a laboratory scale. The structures and properties were recognized with (BET), (FT-IR), (FE-SEM), and (XRD) methods and the band gap value of the synthesized nano photocatalyst found to 3 eV with DRS. Also, the effect of color concentration, soluble pH, catalyst powder concentration and contact time was kept constant in order to economically effect on the efficacy of dyeing. Then, photocatalytic activity was evaluated for degradation of organic pollution days Acid yellow 36 in aqueous solution specimen by the UV-Vis spectrophotometer and total organic carbon (TOC). Result: Finally, after obtaining the optimum conditions for degradation efficiency, it was compared with titanium dioxide photocatalyst, which revealed that increase in efficiency due to changes in the band gap and, as a final point, shows the power of photocatalytic activity of synthetic doped material in degradation organic environmental pollutants. Conclusion: It founded that doping Zr ions to the TiO2 lattice causes decreasing band gap value, so As a result, the necessary energy to stimulate the electrons from the valence band reduced in results wavelength shift up. The photocatalytic activity has a significant impact on color reduction and has a high potential for the decolorization organic dye wastewater.