سنتز حلال گرمايي فوتوكاتاليست ZnTiO3: بررسي اثرpH و دماي كلسيناسيون

Solvothermal synthesis of ZnTiO3 photocatalyst: Investigation of effect of pH and calcination temperature

در اين پژوهش نانو ذرات روي تيتانات با استفاده از روش حلال گرمايي سنتز شدند. اثرpH و دماي كلسيناسيون بر ساختارها ، مورفولوژي و فعاليت فوتوكاتاليستي تركيبات حاصل مورد بررسي قرار گرفت. اين نانوذرات به كمك روشهاي دستگاهي پراش پرتو ايكس (XRD ) ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) ، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيف سنجي بازتاب انتشار (DRS)، انرژي تفرق اشعه ايكس (EDAX )،فوتولومينسانس(PL) و طيف سنجي مرئي- ماوراي بنفش (UV-Vis)شناسايي شدند. الگوهاي پراش پرتو ايكس ساختارهاي روي تيتانات خالص مكعبي سنتز شده در3 pH= و دماي كلسيناسيون C° 700 و هگزاگونالي در دو 3 pH= و7 pH= و دماي كلسيناسيون C° 800 را تاييد كردند. بلورينگي در تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي قابل مشاهده نبود. همچنين ساختارهاي كامل مكعبي و هگزاگونالي نانو ذرات ZnTiO3 درتصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري به راحتي قابل مشاهده بودند. در بررسي نتايج فوتوكاتاليستي، داده هاي سينتيك تخريب فوتوكاتاليستي با مدل سينتيك شبه درجه اول مورد ارزيابي قرار گرفت . ميزان بازدهي در تخريب رنگدانه متيلن بلو تحت تابش نور مرئي كاتاليست هاي ZTO-10-900 ، ZTO-7-800 و ZTO-3-700 به ترتيب 95 ، 83 و 78 درصد بود. در كاتاليست ZTO-10-900 وجود دو باند 423 و 527 نانومتر در محدوده طيف نشري بيانگر وجود نقص بلوري در اين تركيب و عامل اصلي بازدهي بالاتر در فعاليت فوتوكاتاليستي است.

In this study, zinc titanite nanoparticles were synthesized using the solvothermal method. The effects of pH and calcination temperature on the structures, morphology and photocatalytic activity of the resulting compounds were investigated.These nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), emission reflectance spectroscopy (DRS), X-ray energy dispersive spectroscopy (EDAX), Photoluminescence (PL) and UV-Vis spectroscopy.X-ray diffraction patterns confirmed the cubic pure ZnTiO3 structures synthesized at pH= 3 and calcination temperature of 700 ° C and hexagonal at pH=3 and pH=7 and calcination temperature of 800 ° C. Crystallinity was not visible in scanning electron microscope images. Also, full cubic and hexagonal structures of ZnTiO3 nanoparticles are easily visible in transmission electron microscopy images. In investigation photocatalytic results, Photocatalytic degradation kinetics data were evaluated by pseudo-first-order kinetics model. The efficiency of methylene blue dye degradation under visible light of the catalysts ZTO-10-900, ZTO-7-800, ZTO-3-700 was 95%, 83% and 78%, respectively. In ZTO-10-900 catalyst the presence of 423 and 527 nm bands in the photoluminescence emission spectra indicates the presence of crystalline defects in this compound and the major factor contributing to the higher efficiency in photocatalytic activity.