كاربرد نانوذره هاي ZnO آلاييده شده با رنگ رز بنگال در تخريب فوتوكاتاليستي آلاينده هاي فنلي با تابش نور مرئي

Application of ZnO Nanoparticles Impregnated with Rose Bengal Dye in Photocatalytic Degradation of Phenolic Pollutants under Visible Light Irradiation

در اين پژوهش، نانو ذره هاي كروي روي اكسيد خالص (ZnO NPs) و همچنين نانو ذره هاي روي اكسيد آلاييده شده با رنگ رز بنگال (dye/ZnO) به آساني و با روشي نوين سنتز شدند. ذره هاي به دست آمده با قابليت جذب فوتون هاي نور مريي به عنوان فوتوكاتاليست اصلاح شده براي تجزيه ي آلاينده هاي فنلي مورد استفاده قرار گرفتند. نانوذره هاي ZnO و dye/ZnO با آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي فروسرح (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، آناليز گرمايي (TGA/DSC) و طيف سنجي مريي-فرابنفش (UV-Vis) شناسايي شدند. شكاف انرژي dye/ZnO در حدود eV 2/9 محاسبه شد. در مقايسه ي بين نانوذره هاي ZnO خالص و آلاييده شده با رنگ، نانوذره هاي ZnO آلاييده شده با رنگ فعاليت فوتوكاتاليستي بسيار بالاتري را براي تخريب فنل با تابش نور مريي از خود نشان دادند. نتيجه ها مشخص كرد كه نانو ذره هاي روي اكسيد آلاييده شده با رنگ مي توانند به تقريب 96% از فنل را پس از 130 دقيقه نورتابي تخريب كنند، در حالي كه نانوذره هاي روي اكسيد خالص تنها 10% از فنل را در اين زمان تخريب كردند. مكانيسم تخريب مبتني بر تحريك نوري نيمه هادي روي اكسيد و همچنين مولكول هاي رنگ و به دنبال آن انتقال بار مي باشد.

In this research, spherical ZnO nanoparticles (ZnO NPs) and also ZnO nanoparticles impregnated with Rose Bengal dye (dye/ZnO) were synthesized easily by a new method. The resulting particles with the visible light absorption ability were used as modified photocatalysts for the degradation of phenolic pollutants. ZnO nanoparticles and dye/ZnO were identified with X-Ray Diffraction (XRD) analysis, Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), thermal analysis (TGA/DSC), and UltraViolet-Visible spectroscopy (UV-Vis). The energy gap of dye/ZnO was calculated to be about 2/9eV. Experiments showed degradation of phenol by dye impregnated ZnO nanoparticles under visible light has better efficiency in comparison with the pure ZnO nanoparticles. At the time of 130 minutes, dye/ZnO nanoparticles could degrade approximately 96% of phenol, while the pure ZnO nanoparticles had 10% efficiency at the same time. The mechanism of the reaction is based on the optical excitation of both ZnO semiconductor and dye molecules and then charge transfer.