پديد آورندگان :
قاسمي، شهناز دانشگاه صنعتي شريف - پژوهشكده علوم و فناوري‌هاي انرژي، آب و محيط‌زيست - گروه محيط‌زيست، تهران، ايران , ميرزايي، محمد دانشگاه صنعتي شريف - پژوهشكده علوم و فناوري‌هاي انرژي، آب و محيط‌زيست - گروه آب، تهران، ايران , خسروي، آرش دانشگاه خليج فارس - دانشكده مهندسي نفت، گاز و پتروشيمي - گروه مهندسي شيمي، بوشهر، ايران
كليدواژه :
فوتوكاتاليست , گرافن , نيمه‌هادي , رنگ‌هاي نساجي , اكسيد تنگستن
چكيده فارسي :
با پيشرفت تكنولوژي و گسترش صنايع، آلودگي‌هاي محيط‌زيستي در حال افزايش است. تنوع و گستردگي كاربرد انواع مواد شيميايي در صنايع مختلف مانند نساجي و كشاورزي و در نهايت ورود پسماندهاي اين صنايع به محيط‌زيست تهديدي جدي براي اكوسيستم‌هاي آبي است. روش‌هاي اكسيداسيون پيشرفته بر پايه توليد گونه‌هاي فعال مانند راديكال‌هاي هيدروكسيل مي‌توانند دسته وسيعي از آلودگي‌ها را به‌طور غيرانتخابي تخريب كنند. در ميان روش‌هاي اكسيداسيون پيشرفته، فتوكاتاليست‌هاي ناهمگن كه در آنها از نيمه‌هادي‌ها استفاده مي‌شود، در تصفيه آبهاي آلوده بسيار مورد توجه هستند. در اين پژوهش، نانوريبون‌هاي اكسيد تنگستن آلايش شده با نانوذرات پالاديم بر بستر گرافن به‌عنوان فتوكاتاليست براي تخريب رنگ نساجي آبي-اسيد 92 استفاده شدند. نانوريبون‌هاي WO3 به روش حلال گرمايي بر بستر گرافن سنتز شدند و با نانوذرات پالاديم احيا شده به روش‌هاي مختلف آلايش شدند. تأثير افزايش پالاديم و گرافن بر مورفولوژي سطح و فعاليت فتوكاتاليستي نانوريبون‌هاي WO3 با استفاده از تكنيك‌هاي پراش اشعه ايكس، تخلخل‌سنجيBET، ميكروسكوپ روبشي الكتروني، تبديل فوريه مادون قرمز، طيف‌سنجي بازتابي مرئي- ماورابنفش، طيف‌بيني فوتوالكترون پرتو ايكس بررسي‌شد. نتايج حاصل از آناليز تخلخل‌سنجيBET نشان داد كه سنتز نانوريبون‌هاي اكسيد تنگستن بر بستر گرافن اكسايد و احيا فتوكاتاليست حاصله در اتمسفر هيدروژن باعث افزايش مساحت سطح فتوكاتاليست حاصله تا دو برابر شد. در ادامه، توانايي فتوكاتاليست ساخته شده در تخريب رنگ نساجي آبي- اسيد 92 در حضور نور مرئي بررسي شد و ثابت سرعت واكنش تخريب محاسبه شد. نتايج به‌دست آمده نشان داد كه نانوكامپوزيت احيا شده در مجاورت گاز H2 در مقايسه با ساير نمونه‌ها داراي بيشترين سرعت تخريب رنگ min-1 3-10 * 8 با كارايي 60 درصد است. اين نانوكامپوزيت با داشتن مساحت سطح زياد، جذب مولكول‌هاي واكنش‌دهنده رنگ را روي سايت‌هاي فعال سطح آسان مي‌سازد، در نتيجه سرعت تخريب آلاينده جذب شده روي سطح فتوكاتاليست تا حدي زيادي افزايش مي‌يابد. در نهايت مدل‌هاي سينيتيكي مختلف به‌منظور بررسي سينتيك واكنش استفاده شد و در هر مورد ضريب تعيين محاسبه شد. نتايج حاصله از تطابق داده‌هاي تجربي با معادلات مذكور نشان داد كه سينتيك تخريب رنگ مطابق با مدل لانگمير- هينشلود، مكانيسم شبه‌درجه اول دارد.
چكيده لاتين :
The fast growth of technology along with the expansion of industries has exacerbated environmental pollution. The diversity and broad application of various chemicals in the textile and agriculture industries, and eventually, the release of wastewater of such activities into the environment is a severe threat for aquatic ecosystems. Advanced oxidation methods based on the production of active species, such as hydroxyl radicals, nonselectively destroy a wide range of contaminants. Among the advanced oxidation methods, heterogeneous photocatalysts using semiconductors attracted a great deal of interest. In this project, Pd doped WO3 nanoribbons on a graphene substrate were prepared via the hydrothermal method and were used as photocatalysts to degrade a textile dye (Acid Blue 92). The effect of Pd and graphene incorporation on the surface properties, morphology, and photocatalytic activity of WO3 nanoribbons was investigated using XRD, BET, SEM, FTIR, DRS, and XPS techniques. The BET results demonstrated that the synthesis of WO3 nanoribbons on graphene oxide substrate and the reduction of obtained photocatalyst in the H2 atmosphere increased the surface area of the photocatalyst up to twice its normal size. In the next step, the ability of the photocatalyst to degrade blue-acid 92 textile dye in the presence of visible light was investigated and the degradation rate was calculated. The results confirmed that the reduced nanocomposite in the presence of H2 atmosphere in comparison with other samples has the highest dye degradation rate of 9×10-3min-1 with an efficiency of 60%. This nanocomposite, with its high surface area, facilitates the adsorption of dye-molecules on the active sites of the surface, thus greatly increasing the rate of degradation of the contaminant adsorbed on the photocatalyst surface. Eventually, different kinetic models were applied to investigate the reaction kinetics, and in each case, the correlation coefficient was calculated. The results of correlating the experimental data with the kinetics equations depicted that the dye degradation kinetics according to the Langmuir-Hinschlod model has a quasi-first-order mechanism.
