تخريب فتوكاتاليستي رنگ متيلن اورانژ توسط نانوذرات روي-سولفيد سنتز شده به روش هيدروترمال

زمينه و هدف: در پژوهش اخير، ساخت، بررسي ويژگي اپتيكي و فتوكاتاليستي نانوذرات روي-سولفيد ZnSدر فاز بلوري زينك بلند به روش هيدروترمال گزارش شده است. روش اكسيداسيون پيشرفته با استفاده از نانوفتوكاتاليست‌ها، يكي از روش‌هاي مناسب با كارايي بالا براي حذف اين رنگ‌هايي با تركيبات پيچيده آلي از پساب‌هاي نساجي و صنعتي است. عملكرد و فعاليت فتوكاتاليستي نانوذرات متاثر از ويژگي‌هاي ساختاري و اپتيكي آنها است. يكي از مهمترين ويژگي‌هاي تاثيرگذار بر تخريب فتوكاتاليستي نانوذرات، پهناي باند گاف اپتيكي آنهاست كه در جذب فوتون‌هاي تابشي در ناحيه مرئي و فرابنفش و توليد راديكال‌هاي آزاد براي تخريب آلايندگي‌هاي پيچيده كربني عامل مهمي به شمار مي‌رود. پهناي گاف اپتيكي مانند ساير خواص نانوذرات متاثر از سه پارامتر هندسي مهم يعني اندازه، بعد و شكل ذرات بوده و همچنين تابع شيمي سنتز يعني نوع پيش ماده‌ها و روش ساخت آنها است. هدف از تحقيق حاضر، مطالعه نانوساختاري نانوذرات سنتز شده رويسولفيد، ويژگي‌هاي اپتيكي و اثر فتوكاتاليستي آن بر روي تخريب رنگ متيلن اورانژ است. روش بررسي: آزمايش تخريب رنگ شامل mg 70 از نانوذرات سنتز شده درmL 100 محلول رنگي حاويppm 3/75 رنگ متيلن اورانژ در pHبرابر با 5/5 است. تمام مراحل آزمايش سه مرتبه تكرار شدند. ويژگي‌هاي نانوساختاري و مشخصه يابي نانوذرات سه بعدي روي-سولفيد توسط تكنيك‌هاي پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراكندگي انرژي پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني عبوري، تبديل فوريه جذب مادون قرمز، طيف نگاري جذب فرابنفش و جذبواجذب نيتروژن مورد مطالعه واقع شده است. يافته‌ها: ويژگي‌هاي شبكه مانند چگالي، مساحت سطح ويژه، اندازه، كرنش، تنش و دانسيته انرژي تغيير شكل يافته شبكه بلوري با تحليل مدل‌هاي مختلف ويليامسونهال (WilliamsonHall (WH)) و هالدروگنر )HalderWagner (HW)( مورد بررسي قرار گرفتند. نرخ تخريب فتوكاتاليستي رنگ متيلن اورانژ (k) min/1 0/052 محاسبه شده و اين در حالي است كه بعد از min 60، 95 درصد رنگ تخريب گرديد. ميانگين قطر حفرات، مساحت موثر سطح SBET و حجم تخلخل كل با استفاده از تحليل‌هاي جذبواجذب نيتروژن، به‌ترتيب nm 20/69، m2/g 19/12 و m3/g 0/065 معين شدند. گاف نواري اپتيكي نانوذرات با استفاده از روش تاوك، eV 3/47 اندازه گيري شد. در مقايسه با نانوذرات ZnS ساخته شده به روش هيدروترمال در فاز بلوري ورتزايت (نمونه 2)، نمونه‌هاي سنتز شده (نمونه 1)، داراي كرنش و تنش الاستيك كمتري بوده، اندازه نانوبلورك‌هاي كوچكتري داشته و فعاليت فتوكاتاليستي بالاتري نيز دارند. نتيجه‌گيري: سنتز نانوذرات روي-سولفيد بدون دوپه فلزي و يا سراميكي با استفاده از روش هيدروترمال و پيش ماده‌هاي كلريد روي و تيواستاميد در حضور اولييك اسيد به شكل موفقي به سنتز نانوبلورك‌هايي در فاز بلوري مكعبي زينك بلند ختم شدند. فعاليت فتوكاتاليستي نانوذرات با تخريب يا دكلره كردن محلول رنگي متيلن اورانژ تحت تابش نور UV محرز گرديد. با مقايسه با نتايج ديگر محققان، بدون اضافه كردن آلاينده فلزي و يا سراميكي از گاف انرژي اپتيكي مناسبي برخوردار بوده و تخريب فتوكاتاليستي نانوذرات سنتز شده داراي سرعت تخريب و كارايي بالاتري هستند. در مقايسه با مطالعات مشابه، نتايج نشان دهنده كاهش گاف نواري اپتيكي از eV 3/84 به eV 3/47 بوده و اين كاهش سبب افزايش سرعت تخريب فتوكاتاليستي از 0/031 به 0/052 مي‌شود. در اين پژوهش نشان داده شده با استفاده از نانوذرات روي-سولفيد به روش هيدروترمال بدون استفاده از هيچ آلاينده‌اي، پهناي باند گاف اپتيكي كاهش و در پي آن فعاليت فتوكاتاليستي افزايش مي‌يابد.