تأثير زئوليت طبيعي كلينوپتيلوليت بر خواص و عملكرد فتوكاتاليستي نيمه‌رساناي BiOI در تخريب نوري پساب رنگي

در پژوهش حاضر، فرآيند تخريب نوري آلاينده رنگي متيل اورانژ با استفاده از فتوكاتاليست‌هاي نانوساختار BiOI/Clinoptilolite با هدف بررسي اثرات حضور پايه زئوليت طبيعي كلينوپتيلوليت و مقدار بارگذاري نانوذرات BiOI برروي فعاليت فتوكاتاليستي مورد مطالعه قرار گرفت. به اين منظور مقادير مختلف فتوكاتاليست‌هاي BiOI تثبيت شده برروي كلينوپتيلوليت ( 10،20،30،40%wt ) به‌روش سونوشيميايي رسوبي سنتز شدند. در بررسي خصوصيات نانوكامپوزيت‌هاي سنتز شده از آناليزهايي همچون XRDا، FESEM/EDXا،PL و UVvis استفاده شد. نتايج آناليزهاي شناسايي بيانگر صحت سنتز نمونه‌هاي سنتزي بوده و نشان مي‌دهد كه حضور كلينوپتيلوليت نه تنها مورفولوژي و ساختار BiOI را تغيير نمي‌دهد بلكه منجر به كاهش بازتركيب جفت‌هاي الكترونحفره و همگني مورفولوژي مي‌شود. همچنين با توجه به عدم مشاهده ذرات تيغه‌اي شكل كلينوپتيلوليت در تصاوير FESEM نمونه حاوي 30% وزني BiOI، به نظر مي‌رسد كه نانوصفحات گل‌مانند BiOI تقريباً سطح ذرات كلينوپتيلوليت را پوشانده‌اند. بديهي است كه با افزايش بيشتر مقدار بارگذاري، سطح زئوليت به شدت پوشانده شده، تجمع ذرات فلزي افزايش يافته و در نتيجه تماس بين ذرات BiOI و كلينوپتيلوليت و همچنين راندمان جداسازي جفت‌هاي الكترونحفره تضعيف شده كه منجر به كاهش عملكرد فتوكاتاليستي مي‌شود. با بررسي نحوه اثرگذاري پارامترهاي عملياتي، حداكثر مقدار حذف فتوكاتاليستي متيل اورانژ (100%) در شرايط بهينه زمان واكنش h 2، غلظت آلاينده ppm 5 و مقدار كاتاليست 0.5g/L تحت تابش نور فرابنفش به‌دست آمد. همچنين، با بررسي مدل‌هاي مختلف سينتيكي براي كاتاليست منتخب، مطابقت مدل‌هاي سينتيكي درجه دوم، فرندليچ اصلاح شده و انتشار سهموي با فرآيند حذف متيل اورانژ با 0.99 R2 تاييد شد. به‌علاوه همان‌ طور كه از نتايج آناليز UV-vis نيز قابل انتظار بود، فتوكاتاليست بهينه B(30)/CLT كارايي مطلوبي را نيز تحت تابش نور مرئي براي تخريب آلاينده رنگي (82%) از خود نشان داد.