جذب سطحي و تخريب فتوكاتاليزي ماده رنگزاي رودامين ب با نانو ذرات كادميم سلنيد و كادميم سولفيد

Photocatalytic degradation and adsorption of Rhodamin B dye on CdSe and CdS nanoparticles

در اين پژوهش، جذب سطحي و تخريب فتوكاتاليزي ماده رنگزاي رودامين‌ب روي سطوح نانوذرات كادميم سلنيد و كادميم سولفيد بررسي شده است. ابتدا نانوذرات مورد نظر، سنتز و شناسايي شدند. سپس واكنش‌هاي تخريب فتوكاتاليزي در فتوراكتور شيشه‌اي متصل به يك لامپ تنگستن انجام شد. نتايج نشان دادند كه سينتيك واكنش از مكانيسم لنگموير- هينشل‌وود پيروي مي‌كند و مقادير ثابت تعادل جذب و ثابت سرعت جذب براساس اين مكانيسم محاسبه شدند. نتايج نشان مي‌دهند كه تخريب فتوكاتاليزي رودامين‌ب با نانوذرات كادميم سلنيد تحت پرتودهي نور مرئي داراي ميزان تخريب فتوكاتاليزي بيشتري نسبت به نانوذرات كادميم سولفيد است. براي به‌دست آوردن خصوصيات جذب سطحي، سطوح كادميم سلنيد و كادميم سولفيد بهترتيب به صورت نانو‌خوشه‌هاي Cd19Se27H16 و Cd19S27H16 براي سطح (0001) مدل‌سازي شدند. سپس جذب سطحي رودامينب بر روي اين نانو خوشه‌ها با روش نظريه تابعي چگالي مطالعه شد و انرژي‌هاي جذب محاسبه شدند. نتايج محاسبات نشان مي‌دهند كه انرژي جذب سطحي رودامين‌ب روي نانوذرات كادميم سلنيد بيشتر از نانوذرات كادميم سولفيد است. اين امر نشان دهنده‌ي جذب سطحي بهتر رودامين‌ب روي نانوذرات كادميم سلنيد است. همچنين محاسبات نشان دادند كه مولكول رودامين‌ب به صورت مولكولي يا غير تفكيكي بر روي سطوح كادميم سولفيد و كادميم سلنيد جذب مي‌شوند.

Herein, we study the adsorption and photodegradation of Rhodamin B (RhB) dye on surfaces of CdSe and CdS nanoparticles. First, the nanoparticles were synthesized and characterized. Then the photocatalytic degradation was carried out in a glass photoreactor equipped with a Tungsten lamp. The results showed that the degradation kinetics obeys the Langmuir–Hinshelwood model. Therefore, the values of adsorption equilibrium-constants and the kinetics rate-constants were calculated. The results show that the photocatalytic degradation of RhB under visible light irradiation using CdSe nanoparticles has more efficiency than using CdS nanoparticles. To obtain the adsorption properties, the (0001) facet of CdSe and CdS nanoparticles were modeled as Cd19Se27H16 and Cd19S27H16 clusters, respectively. Then, the adsorption properties were studied using density functional theory methods and the values of adsorption energy were calculated. The calculations show that the adsorption energy of RhB on CdSe surface is larger than the adsorption energy of RhB on CdS surface. The results show that RhB prefers to be adsorbed molecularly (non-dissociative) on the CdSe and CdS surfaces.