مطالعه فعاليت فوتوكاتاليستي كامپوزيتBiSI/BiOI/CNT درتخريب رنگزاي مالاشيت گرين

Investigation of photocatalytic efficiency of BiSI/BiOI/CNT composite for the Degradation of Malachite Green

در اين پژوهش، براي اولين بار از يك روش ساده هيدروترمال براي سنتز BiSI/BiOI/CNT به منظور بهبود خاصيت فوتوكاتاليستي نانوكامپوزيت BiSI/BiOI استفاده شد. به منظور مشخصه يابي نانوكامپوزيت تهيه شده از الگوي پراش اشعه X (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني ((FE-SEM، طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) ،طيف‌سنجي بازتابي (DRS)، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) ، جذب و واجذب نيتروژن (BET) و طيف‌سنجي فوتولومينسانس (PL) استفاده شد. ميزان كربن نانوتيوب نشانده شده روي نانو كامپوزيت تاثير چشمگيري در فعاليت فوتوكاتالسيتي BiSI/BiOI/CNT داشت. به همين دليل در اين مطالعه نمونه‌هايي با درصدهاي متفاوت كربن نانوتيوب ساخته شد كه بهترين فعاليت فوتوكاتاليستي در تخريب مالاشيت گرين به عنوان آلاينده، مربوط به نمونه نانوكامپوزيت با مقدار ٪2 وزني كربن نانوتيوب بود. اين فوتوكاتاليست نسبت به ساير نمونه‌هاي سنتز شده بهبود قابل ملاحظه‌اي نشان داد، به طوري‌كه در مدت زمان 240 دقيقه 93% مالاشيت گرين را با ثابت سرعت 01/0 بر دقيقه تخريب نمود. از اين رو انتظار مي‌رود تا نانولوله‌هاي كربن 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 الكترون وحفره به وجود آمده در فوتوكاتاليست بكاهند كه اين امر در نهايت منجر به افزايش عملكرد فوتوكاتاليستي نانوكامپوزيت‌ BiSI/BiOI/CNT در تخريب ماده رنگزاي مالاشيت گرين شده است.

In this paper, a simple hydrothermal method is employed to synthesize BiSI/BiOI/CNT nanocomposite to improve the photocatalytic activity of BiSI/BiOI for the first time. The properties of the prepared samples were studied using X-ray diffraction analysis (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), UV–vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), nitrogen adsorption-desorption isotherm (BET), and photoluminescence spectroscopy (PL). The loading amount of CNT had a significant influence on the photoactivity of the BiSI/BiOI/CNT composite. In this study, several BiSI/BiOI/CNT nanocomposite samples with various mass ratios of CNT were made-up for further investigation to scrutinize the influence of CNT content on the photocatalytic activity of the nanocomposite. Photocatalysis measurements revealed that 2% Wt of CNT possesses the highest photocatalytic activity in the visible light irradiation with 93.1% photodegradation of malachite green (MG) as a test dye in 240 min with the rate constant of 0.01 min-1. The enhanced photocatalytic performance can be due to the large surface area, excellent conductivity performance and high absorption ability in the visible light region. The synergistic effect of the factors mentioned above makes BiSI/BiOI/CNT nanocomposite a high-performance photocatalyst under visible light irradiation.