تخریب فتوکاتالیزوری آلاینده زیست محیطی: درک عمیق نقش نانوذرات نقره در بهبود عملکرد نانوساختار Bi2O3

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

1 گروه شیمی - دانشکده علوم پایه- دانشگاه نیشابور - نیشابور - ایران

2 گروه شیمی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران، کدپستی : ۹۱۷۷۹۴۸۹۷۴

3 گروه شیمی دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران، کدپستی : 9319774446

4 گروه شیمی، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران، کدپستی : 1435761137

10.48301/kssa.2022.313282.1815

چکیده

در این تحقیق، تخریب فتوکاتالیزوری رنگ RB5 توسط نانوساختارهای اکسیدبیسموت (Bi2O3‌) و نمونه آلایش شده آن با عنصر نقره (Ag@Bi2O3) مورد بررسی قرار‌ گرفت. نانوساختارهای اکسیدبیسموت به روش هیدروترمال تهیه شدند. برای بررسی مورفولوژی، تعیین اندازه و شکل نانوذرات به دست‌آمده از تکنیک دستگاهی پراش اشعه ایکس(XRD)، طیف‌سنجی فرابنفش- مرئی(UV-Vis)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشرمیدانی (FESEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDX) استفاده شده -است. اثر فاکتورهای مختلف شامل pH، میزان ماده فتوکاتالیزور، غلظت آلاینده، امواج فراصوت و درصدهای مختلف آلایش شده با Ag در تخریب رنگ RB5 بررسی شد. نتایج نشان داد انرژی شکاف انرژی Ag@Bi2O3 و Bi2O3‌ به ترتیب برابر 46/2 و 65/2 الکترون ولت می‌باشد. نتایج مربوط به درصدهای مختلف آلایش‌ نقره نشان داد که مقدار 2 درصد بیشترین تخریب رنگ RB5 را تحت تابش نورمرئی داشت. نتایج تجربی نشان داد، 7=pH بهترین اثررا برای تخریب فتوکاتالیزوری دارد. از مقایسه آزمایشات فتوکاتالیزوری و سونوفتوکاتالیزوری که برای Bi2O3‌ و Ag@Bi2O3به منظور تخریب رنگRB5 انجام شد، در حضور امواج فراصوت نسبت به غیاب این امواج درصد تخریب بیشتری مشاهده گردید. از مقادیر مختلف فتوکاتالیزورهای Bi2O3‌ و Ag@Bi2O3که برای تخریب استفاده شد؛ غلظت g L-15 بیشترین تأثیر را در تخریب آلاینده مورد نظر داشت. تخریب فتوکاتالیزوری رنگRB5، توسط نانوساختارهای اکسیدبیسموت از مدل سینتیکی شبه مرتبه‌ی اول تبعیت می‌کند. هچنین نتایج نشان داد پس از بررسی پنج دوره فعالیت فتوکاتالیزوری Bi2O3@%2Ag کاهش محسوسی پیدا نمی‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Photocatalytic degradation of an Environmental Pollutant: Deep Understanding of Silver Nanoparticles Role on Improvement Activity of Bi2O3 Nanostructure

نویسندگان [English]

  • Hossein Azizi-Toupkanloo 1
  • Mahdi Karimi-Nazarabad 2
  • Behnaz Hakimi 3
  • Abolfazl Darroudi 4
1 Department of Chemistry, Faculty of sciences, University of Neyshabur,, Neyshabur, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad9177948974, Iran
3 Department of Chemistry, University of Neyshabur, Neyshabur 9319774446, Iran
4 Department of Chemistry, Technical and Vocational University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this work, the photocatalytic degradation of RB5 dye by bismuth oxide nanoparticles (Bi2O3) and loaded with silver metal (Ag@Bi2O3) were investigated. Bismuth oxide nanostructures were prepared by hydrothermal method. To evaluate the morphology, size and morphology of prepared nanoparticles, the different techniques including X-ray diffraction (XRD) technique, ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray energy diffraction spectroscopy (EDX) were employed. The effect of various factors including pH, amount of photocatalyst, concentration of dye, ultrasound waves and different percentages of Ag doped on RB5 dye degradation was investigated. The results showed that the band gap energy of Ag@Bi2O3 and Bi2O3 are equal to 2.46 and 2.65 eV, respectively. The results of different silver doped percentages showed that 2% had the highest RB5 dye degradation under visible light. Experimental results showed that pH=7 has the best effect on photocatalytic degradation. Comparing photocatalytic and sonophotocatalytic experiments performed for Bi2O3 and Ag@Bi2O3 to degrade RB5 dye, a higher percentage of degradation was observed in the presence of ultrasound waves than in the absence of these waves. The different amounts of Bi2O3 and Ag@Bi2O3 photocatalysts used for degradation; the concentration of 5g L-1 had the greatest effect on the degradation of the pollutant. Photocatalytic degradation of RB5 dye by bismuth oxide nanostructures follows a pseudo-first-order kinetic model. The results also showed that photocatalytic activity of Ag%2@Bi2O3did not decrease after five cycles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bismuth oxide nanostructures
  • Silver doped
  • RB5
  • Ultrasound
  • Photocatalytic activity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 23 بهمن 1400
  • تاریخ دریافت: 07 آذر 1400
  • تاریخ بازنگری: 12 دی 1400
  • تاریخ پذیرش: 19 بهمن 1400