سنتز حالت جامد، شناسايي و بررسي كارايي فوتوكاتاليستي نانو مواد MnSb2O6 براي تخريب مالاشيت سبز زير نور UVC

Solid-State Synthesis, Characterization, and Investigation of The Photocatalytic Efficiency of MnSb2O6 Nanomaterials for the Degradation of Malachite Green under UVC Irradiation

در اين كار، نانو مواد MnSb2O6 با استفاده از روش حالت جامد تك مرحله اي در دماي 800 درجه سلسيوس در زمان واكنش 8 ساعت، با استفاده از مواد اوليه Sb2O3، MnCl2 و Mn(NO3)2 سنتز شد. مواد اوليه مورد نياز به منظور سنتز نانو مواد آلاييده نيز شامل Gd2O3, Tb2O3 و Ho2O3 بودند. آناليز ريتولد به منظور بررسي نوع فاز بلوري سنتز شده، درصد خلوص و بقيه پارامترهاي كريستالوگرافي مواد سنتز شده استفاده شد. مشخص شد كه مواد سنتز شده داراي فاز اصلي MnSb2O6 با ساختار بلوري تري گونال و گروه فضايي P321 مي باشند. تصويرهاي SEM به منظور بررسي ريخت شناسي نانو مواد سنتز شده استفاده شد. مقدارهاي انرژي شكاف نوار مستقيم نانو مواد سنتز شده نيز با استفاده از طيف هاي جذبي به ­دست آمد. داده ها نشان دادند كه اين مقدارها براي MnSb2O6 و نمونه هاي آلاييده با Gd3+، Tb3+ و Ho3+ به ترتيب برابر با 85/1، 90/1، 98/1 و 01/2 الكترون ولت مي باشد. داده ­هاي به دست آمده از آناليز پراش پرتو X نشان دادند كه در اثر آلايش يون هاي لانتانيدي در سامانه بلوري، پارامتر سلولي و در نتيجه حجم سلول واحد تغيير خاصي نكرده است. اين بدان معني است كه يون ها وارد روزنه بزرگ ­تر در شيكه بلوري شده اند. تصويرهاي FESEM نشان دادند كه ذره ­هاي MnSb2O6 سنتز شده داراي شكل چند وجهي مي باشد. كارايي كاتاليستي نمونه MnSb2O6 سنتز شده براي تخريب مالاشيت سبز (MG) در محلول آبي تحت نور UVC با توان 18 وات مورد بررسي قرار گرفت. فاصله بين سطح محلول و نور لامپ 30 سانتي متر بود. بازده تخريب در شرايط بهينه (0/7 ميلي ليتر H2O2، 0/03 گرم كاتاليست و 58 دقيقه زمان واكنش) برابر با 81 درصد بود. حجم و غلظت رنگدانه 100 ميلي ليتر و ppm 60 بود.

The present work reports the synthesis of MnSb₂O₆ nanomaterials by one step solid-state at 800 ºC at 8 h using Sb₂O₃, MnCl_2, and Mn(NO₃)₂ raw materials. The raw materials for the synthesis of the doped materials were Gd₂O₃, Tb₂O_3, and Ho₂O₃. Rietveld analysis was used for the investigation of the crystal phase-type, purity, and the other crystallographic parameters. It was found that MnSb₂O₆ was crystallized in the trigonal crystal system with the space group P32₁. SEM images were used for the investigation of the morphology of the obtained materials. The direct optical band gap energies of the obtained materials were obtained using the absorption spectra. The data showed that the values are 1.85, 1.90, 1.89, 2.1 eV for MnSb₂O₆, doped materials with Tb³⁺, Gd^3+, and Ho³⁺, respectively. The XRD data indicated that the crystallographic unit cell parameter and unit cell volume values were not changed considerably when the lanthanide ions were intercalated into the crystal system. This means that the ions are positioned into the crystal cavity with a larger cavity value. FESEM images showed that the morphology of the obtained materials is multigoal structures. The photocatalytic performance of MnSb₂O₆ was studied for the degradation of malachite green in the aqueous solution under UVC irradiation. The power of the lamp was 18 W. The distance between the lamp and the surface of the solution was 30 cm. The degradation efficiency at the optimum conditions: 0.7 mL of H₂O₂, 0.03 g of catalyst, and 58 min reaction time was 81%. The volume and the concentration of malachite green were 100 mL and 60 ppm.