تهیه نانوکامپوزیت TiO2/Sb بر روی بستر نانولوله‌ی کربنی چند دیواره کربوکسیله و بررسی ویژگی فتوکاتالیستی در تخریب رنگ‌های آزو

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 6، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 51-61   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

مهیا محمدی¹؛ شهرام مرادی^{* 2}؛ سید علی وزیری³؛ مریم نوذری⁴

¹کارشناس ارشد مهندسی پلیمر، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²دانشیار شیمی آلی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

³استادیار مهندسی پلیمر، گروه مهندسی پلیمر، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁴دکترای شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

با لایه‌گذاری پیش ماده تیتانیم تترا ایزو پروپوکساید ویژگی (TTiP) و دوپه شده با فلز آنتیموان (Sb) به روی نانولوله‌های کربنی چند دیواره کربوکسیله (MWCNT-COOH) و انجام کلسینه شدن، کامپوزیت‌های MWCNT-COOH/TiO2 و MWCNT-COOH/TiO2/Sb تهیه شدند و از آن‌ها در تخریب فتوکاتالیتیکی رنگینه متیل اورانژ استفاده شد. عامل‌های دمای کلسینه و درصد نانولوله‌های کربنی از عوامل موردبررسی در این پژوهش بودند. شناسایی عامل‌های ساختاری نانوکامپوزیت از جمله ریخت‌شناسی سطح و اطمینان از حضور دوپه شونده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM) مجهز به دستگاه EDAX صورت گرفته و اندازه‌گیری سایز ذرات و بررسی فازهای تشکیل شده با روش پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شد. هم‌چنین حضور گروه‌های عاملی با استفاده از FT-IR مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، تخریب فتوشیمیایی محلول متیل اورانژ به‌عنوان مدل آلاینده از رنگ‌های آزو با استفاده از لامپ UVc انجام شد. نتیجه‌های به‌دست ‌آمده نشان می‌دهد که فرایند تخریب با تابش نور UVc در حضور کاتالیست دوپه شده در مقایسه با حالت پایه TiO2 بسیار سریع‌تر و از مقدار کاتالیست مصرفی به مقدار چشمگیری کاسته شد. هم‌چنین بهترین زمان
تخریب فتوکاتالیستی 35 دقیقه برای نانوکامپوزیت MWCNT-COOH/TiO2 و 25 دقیقه برای نانوکامپوزیت MWCNT-COOH/TiO2/Sb بود.

کلیدواژه‌ها

نانو فتوکاتالیست؛ نانولوله کربنی؛ تیتانیم دی اکساید؛ آنتیموان؛ نانوکامپوزیت

مراجع

[1] Coleman, H. M., Eggins, B. R., Byrne, J. A., Palmer, F. L., King, E. (2000) Photocatalytic Degradation of 17-β-oestradiol on immobilized TiO2, Appl. Catal. B: Environ. 24, L1-L5
[2] Moradi dehaghi, S., Ghasemi Mobtaker, H., Ahmadi, S. J., Aberoomand azar, (2012)Investigation of coupled system effect on photocatalytic activity of TiO2/M nanocomposite, Fresen. Environ. Bull., 21, 1-7
[3] Li. H., Wang, J., Li, H., Yin, S., Sato, T. Mater. Lett., 63, 1583- 1585, 2009.
[4] Ohno, T., Numakura, K., Itoh, H., Suzuki, H., Matsuda. T. Mater. Lett., 63, 1737- 1739, 2009.
[5] Tian, J., Chen, L., Dai, J., Wang, X., Yin, Y., Wu, P. Ceram. Int., 35, 2261-2270, 2009.
[6] Ahmed, M. A, J. Photochem. Photobiol. A., 238, 63- 70, (2012).
[7] Yu. Y., Yu. J. C., Chan. C. Y., Che. Y. K., Zhao. J. C., Ding. L., Ge. W. K, Wong. P. K., Appl. Catal. B: Environ. 61, 1, 2001.
[8] Ahmmad. B., Kusumoto. Y., Somekawa, SIkeda. M., Catal. Commun. 9, 1410, 2008.
[9] Lee. T.Y., Alegaonkar. P. S., Yoo. J. B., Thin Solid Films 515, 5131, 2007.
[10] Sánchez. M., Guirado. R., Rincón. M. E., J. Mater. Sci: Mater. Electron. 18, 1131, 2007.
[11] Sakthivel. S., Neppolian. B., Shankar. M.V., Arabindoo. B., Palanichamy. M., Murugesan. V., Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 77, 65–82, 2003.
[12] Mrowetz. M., Selli. E., J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 180, 15–22, 2006.
[13] You. X. F., Chen. F., Zhang. J. L., Anpo. M., J. Catal. Lett. 102, 247–250, 2005.
[14] Zhang. H., Zhu. H., J, Appl. Surf. Sci, 258, 10034- 10041, 2012.
[15] Liu. B., Wang. X., Cai. G., Wen. L., Song. L. Y., Zhao. X., J. Hazard. Mater. 169, 1112- 1118, 2009.
[16] T. Hakoda, K. Matsumoto, A. Mizuni, K. Hiroto, J. Appl. Catal. A: General, 357 (2009) 244- 249.
[17] Sun. S., Ding. J., Bao. J., Gao. C., Qi. Z. M., Yang. X. Y., He. B., Li,. C. X., J. Appl. Surf. Sci, 258, 5031- 5037, 2012.
[18] Riaz. N., Chong. F. K., Dutta. B. K., Man. Z. B., Khan. M. S., Nurlaela. E., Chem, Eng. J, 185-186, 108- 119, 2012.
[19] Wang. M., Bai. S., Chen. A., Duan. Y., Liu. Q., Li. D., Liu. Y., Electrochim. Acta, 77, 54- 59, 2012.
[20] Lee. Y., Kim. Y., Jeong. H., Kang. M., Ind. Eng, Chem 14, 655- 660, 2008.
[21] Moradi, S., Aberoomand –Azar, P., Raeis- Farshid, S., Abedini- Khorrami, S., Givianrad,M. H. (2012) The effect of different molar ratios of ZnO on characterization andphotocatalytic activity of TiO2/ZnO nanocomposite, J. Saudi. Chem. Soci, in press
[22] Nozari, M., Moradi Dehaghi, S. (2015) Synthesis, characterization and photocatalyticactivity of pure and Sb co-doped TiO2 nano photocatalyst, Fresen. Environ. Bull., 24,3505- 3514
[23] Guldi. D.M., Rahman. G., Zerbetto. F., Prato. M., Acc. Chem. Res., 38, 871–8, 2005.
[24] Sgobba. V., Rahman. G., Ehli. C., Guldi. D. M., RSC Nanoscience and Nanotechnology Series, 329–79, 2006.
[25] Bandaru. P.R., J. Nanosci Nanotechnol 7, 1239–67, 2007.
[26] Wei. B. Q., Vajtai. R., Ajayan. P. M., J. Appl. Phys. Lett., 79, 1172, 2001.
[27] Zdenko, S., Dimitrios. T., Konstantinos. P., Costas. G., Progress in Polymer Science, 35, 357–401, 2010.
[28] Kumbhar. A., Chumanov. G., J. Nanopart. Res. 7, 489–498, 2005.
[29] Zhou. W. Y., Tang. S. Q., Wan. L., Wei. K., Li. D.Y., J. Mater. Sci. 39, 1139–1144, 2004.
[30] Aberoomand –Azar. P., Moradi Dehaghi. S., Samadi. S., Saber Tehrani. M., Givianrad. M. H., Turk. J. Chem., 35, 37-44, 2011.