حذف كاتاليزوري نوري ماده رنگزا توسط الكترود اصلاح شده با نانوذرات دي اكسيدتيتانيم-اكسيدگرافن و بهينه سازي به روش رويه -پاسخ

Photocatalytic Dye Removal Using GO-TiO2 Modified Electrode and Optimization by RSM

در اين تحقيق، نانوذرات اكسيد گرافن سنتز شده به روش هامر بر روي سطح الكترود گرافيتي رسوب داده شد. آزمون‌هاي پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و طيف‌سنجي مادون‌قرمز تبديل فوريه (FT-IR) براي شناسايي نانوذرات اكسيدگرافن به كار گرفته شد. سپس نانوذرات دي‌اكسيدتيتانيم (TiO2) بر روي سطح الكترود گرافيتي اصلاح شده با ذرات اكسيدگرافن، به روش تبخير حلال، تثبيت شد. فعاليت كاتاليزور نوري اين الكترود اصلاح شده در زمينه رنگبري محلول متيلن آبي (MB)، بررسي شد. همچنين اثر عوامل تاثيرگذار بر فرآيند رنگبري به روش كاتاليزوري نوري، مانند pH محلول، غلظت ماده رنگزاي مورد استفاده (mg/l) و مقدار نانوذرات دي‌اكسيدتيتانيم استفاده شده (mg/l)، مطالعه شد. نتايج به دست آمده نشان داد كه تركيب كاتاليزور نوري تهيه شده با مقادير اندك از نانوذرات كاتاليزور نوري، قادر به رنگبري محلول رنگي MB با بازده 90 % در مدت 120 دقيقه مي‌باشد. در ادامه آزمايشات جذب و پايداري به منظور توجيه استفاده از نانوذرات اكسيدگرافن در اين تحقيق، بررسي شد. براي بهينه‌سازي فرآيند كاتاليزوري نوري و بررسي تاثير هم‌زمان عوامل مؤثر به صورت دو به دو توسط نمودارهاي سه‌بعدي، مدل رويه-پاسخ به كار گرفته¬شد. نتايج حاصل از بهينه‌‌سازي عددي كه اختلاف كمي را بين عدد پيش‌بيني شده (80.56 %) و عددي كه به طور تجربي (76.47 %) به دست آمد، نشان داد و همچنين ضريب همبستگي بالا (96.87 %) نشان داد كه روش رويه-پاسخ قادر است تا اين فرآيند كاتاليزوري نوري را با تعداد كمي از آزمايش‌ها، پيش¬بيني و بهينه¬سازي كند.

In this research, graphene oxide (GO) was deposited on the surface of graphite electrodes by the electrodeposition(ED) method which was synthesized by the modified Hummer’s method. FESEM images, FTIR analysis and XRD pattern were employed to confirm the structure of GO. TiO2 nanoparticles were further immobilized on the surface of the graphene oxide fabricated graphite electrodes (TiO2-GO-GE) using solvent evaporation and then photocatalytic activity of the prepared TiO2-GO-CE was studied for the discoloration of solutions containing Methylene Blue (MB) cationic dye. The effect of parameters such as initial dye concentration, pH of solution and TiO2 content on the decolorization efficiency of the photocatalytic process was investigated. The obtained results indicated that the prepared TiO2-GO-GE can decolorize MB with high efficiency (90 %) after 120 min of photocatalytic process. Stability test was carried out in order to show important role of GO. Then, response surface methodology (RSM) method was employed to optimize photocatalytic process and examine simultaneous effect of parameters. The validity of the model for optimization and prediction of the process with low number of experiments was stablished by experimental results (low difference between predicted value (80.56 %) and experimental value (76.47 %)) and also by high value of correlation coefficient (96.87 %).