بررسي اثر رسوب نانو ذرات Ag بر خواص فوتوكاتاليستي C3N4 براي حذف آنتي بيوتيك تتراساكلين

The effects of Ag nanoparticles deposition on the photocatalytic activity of C3N4 for the degradation of tetracycline

برخي آلاينده‌هاي آلي مي‌توانند بدون آنكه توسط روش‌هاي معمول تصفيه حذف شوند وارد آب آشاميدني شوند. يك گروه از اين آلاينده‌ها آنتي‌بيوتيك‌ها هستند كه در صورت حضور در آب و ورود به بدن انسان، به‌مرورزمان سبب مقاومت باكتري‌ها مي‌شوند. در تحقيق حاضر نانو لايه‌هاي كربن ‌نيتريد كه يك نيمه‌هادي در محدوده نور مرئي است به روش تجزيه حرارتي دي سياناميد تهيه شد و بر روي آن، نانو ذرات نقره براي افزايش كارايي فوتوكاتاليستي رسوب‌گذاري شد. خواص فوتوكاتاليستي ماده حاصل براي حذف آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين در آب‌هاي آلوده مورد بررسي قرار گرفت. پودر بدست آمده توسط ميكروسكپ الكتروني عبوري، پراش اشعه ايكس، آزمون تعيين سطح ويژه و طيف‌سنجي فرابنفش-مرئي مشخصه يابي شد. نتايج نشان داد كه كربن نيتريد با موفقيت سنتز شده و نانو ذرات نقره با ابعاد 30 نانومتر بر روي سطح كربن نيتريد قرارگرفته‌اند. مقدار شكاف انرژي نمونه كربن نيتريد برابر 2/7 الكترون‌ولت به دست آمد كه بعد از كامپوزيت كردن نمونه‌ها با نقره منطقه جذب نور مرئي در محدوده 450 تا 570 نانومتر افزايش مي‌يابد و شكاف انرژي به حدود 2/67 الكترون‌ولت تغيير مي‌كند. افزودن نانو ذرات نقره با جلوگيري از بازتركيب الكترون-حفره باعث بهبود خواص فوتوكاتاليستي كربن نيتريد شده‌اند. نمونه حاوي دو درصد وزني نقره داراي بالاترين خواص فوتوكاتاليستي بود. نمونه كامپوزيت توليدي، آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين را در محلول آبي تا 89 درصد پس از زمان 60 دقيقه تخريب كرد همچنين ثابت سرعت واكنش تخريب از min-1 0/0087 در نمونه كربن نيتريد خالص به min-1 0/036 پس از رسوب‌گذاري نانو ذرات نقره افزايش يافت.

Some organic contaminants can enter drinking water without being removed by conventional treatment methods. One group of these contaminants are antibiotics that, if present in water and entering the human body, can cause bacterial resistance over time. Therefore, finding new methods and materials that can remove this group of pollutants from the environment is significant. In the present study, carbon nitride nanolayers were prepared by heat decomposition of dicyanamide and then silver nanoparticles were deposited on the surface of carbon nitride. The photocatalytic properties of the synthesized composites for the degradation of the tetracycline in water were then investigated. The obtained powder was characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffraction, surface area test and ultraviolet-visible spectroscopy. The results showed that carbon nitride was successfully synthesized and silver nanoparticles with average size of 30 nm were deposited on the carbon nitride surface. The produced samples showed absorption in the range of visible light (400 to 700 nm). Addition of silver nanoparticles improved the photocatalytic properties of carbon nitride by preventing electron-hole recombination. The sample containing 2 weight percent of silver had the highest photocatalytic properties. The produced composite samples degraded the tetracycline antibiotic in the water up to 89% after 30 min. The reaction rate constant increased from 0.0087 min-1 in the pure carbon nitride sample to 0.036 min-1 after deposition of silver nanoparticles.