سنتز و بررسی نانوساختار و رفتار فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت‌های مغناطیسی هسته-پوسته CoFe2O4-TiO2

نانومواد

دوره 14، شماره 51، آبان 1401، صفحه 179-188   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حمید مظفری^{* 1}؛ حبیب حمیدی‌نژاد²

¹گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

²گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

در این تحقیق، ابتدا نمونه‌های حاوی نانوذرات CoFe₂O₄ با روش هم‌رسوبی سنتز شدند. همچنین تاثیر شکل و اندازه نانوذرات فریت کبالت در حضور عامل فعال کننده سطحی نشاسته مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت با ساختار هسته-پوسته CoFe₂O₄-TiO₂ که در آن نانوذرات فریت‌کبالت به‌ عنوان هسته‌ مغناطیس و نانوذرات TiO₂ به عنوان پوسته با روش سل-ژل تهیه گردید. برای مشخصه‌یابی این مواد از     SEM، XRD جهت بررسی نانوساختارها استفاده شد. قطر میانگین نانوکامپوزیت‌ها در تمام نمونه‌ها توسط SEM مابین nm 40-55 محاسبه شد. میانگین اندازه نانوبلورک‌ها برای نمونه‌های نانوذرات CoFe₂O₄، TiO₂ و نانوکامپوزیت CoFe₂O₄-TiO₂ با استفاده از رابطه دبای- شرر به ترتیب حدود nm 19، nm 32 و nm 21 بدست آمد. تصاویر SEM نانوکامپوزیت سنتز شده، ماهیت کروی بودن و توزیع یکنواخت نانوکامپوزیت‌ها با اندازه قطر متوسط nm 50 را تایید کردند. طیف‌سنج UV-Vis جهت بررسی دی اکسید تیتانیوم تحت نور مرئی استفاده گردید. در نهایت جهت بررسی فعالیت فوتوکاتالیستی این نانوکامپوزیت، با استفاده از تخریب سه رنگ آلی اسید بلو، متیل اورنج و کنگورد حاوی نانوکامپوزیت تحت تابش UV و اثر مقدار ماده جاذب و مدت زمان پرتودهی روی درصد کاهش غلظت رنگ محلول‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بنابراین نانوکامپوزیت CoFe₂O₄-TiO₂ به عنوان یک ماده جاذب دارای عملکرد مغناطیسی و فوتوکاتالیستی مناسبی هستند.

کلیدواژه‌ها

نانوکامپوزیت؛ دی‌اکسید تیتانیوم؛ فوتوکاتالیستی؛ فریت‌کبالت

مراجع

• Masoumi, G. Nabiyouni, D. Ghanbari, Journal of Material Science, 27, 2016, 9962.
• Mozafari, S. Azarakhsh, Journal of Material Science, 29, 2018, 5993.
• Hamidinezhad, H. Mozafari, R.S. Naseri, Silicon, 13, 2020, 111.
• L. Pang, S. Lim, H.C. Ong, W.T. Chong, Ceramics International, 42, 2016, 9.
• A. Yasin, J.A. Abbas, M.M. Ali, I. A. Saeed, I.H. Ahmed, Materials Today: Proceedings, 20, 2020, 482.
• Karcioglu Karakas, R. Boncukcuoglu, I.H. Karakaş, Separation Science and Technology, 54, 2019, 1141.
• Gallo-Cordova, J. Lemus, F.J. Palomares, M.P. Morales, E. Mazario, Science of the Total Environment, 7, 2020, 134.
• A. Matias, P.B. Vilela, V.A. Becegato, A.T. Paulino, International Journal of Environmental Research, 13, 2019, 991.
• Zhu, Y. Zhang, Y. Shang, Y. Wen, Food and Bioprocess Technology, 12, 2019, 281.‏
• Chen, H. Zhang, W. Luo, Z. He, L. Zhang, BioResources, 15, 2020, 265.
• Q. Wu, Z.D. Shao, Q. Liu, Z. Xie, F. Zhao, Y. M. Zheng, Journal of Colloid and Interface Science, 553, 2019, 156.‏
• Khalil, N.M. Aboamera, W.S. Nasser, W.H. Mahmoud, G.G. Mohamed, Separation and Purification Technology, 224, 2019, 509.‏
• E. Rosensweig, Chemical Engineering Progress, 85, 1989, 53.
• Poddar, J. Gass, D.J. Rebar, S. Srinath, H. Srikanth, S.A. Morrison, E.E. Carpenter, Jornal of Magnetism and Magnetic Materials, 307, 2006, 227.
• Kodama, Y. Kitayama, M. Tsuji, Y. Tamaura, Journal of the Magnetic Society of Japan, 20, 1996, 305.
• A. Sufi, P. Kofinas, Macromolecules, 35, 2002, 3338.
• K. Giri, E.M. Kirkpatric, P. Moongkhmklang, S.A. Majctich, Applied Physics Letters, 80, 2002, 2341.
• K. Giri, K. Pellerin, W. Pongsaksawad, M. Sorescu, S.A. Majetich, IEEE Transaction Magnetics, 36, 2000, 3029.
• Chen, M. Ruan, Y.F. Jiang, S.G. Cheng, W. Li, Journal of Alloys and Compounds, 493, 2010 36.
• Shen, Journal of Crystal Growth, 390, 2017, 61.
• Quandt, F. Syrowatka, R. Roth, L. Bergmann, K. Dorr, S.G. Ebbinghaus, Materials Chemistry and Physics, 229, 2019, 453.
• Zhang, L. Sun, Z. Wang, W. Hao, E. Cao, Y. Zhang, Materials Research Bulletin, 98, 2018, 133.
• S. Al Maashani, K.A. Khalaf, A.M. Gismelseed, I.A. Al-Omari, Journal of Alloys and Compounds, 12, 2019, 152786.
• Dhiman, S. Singhal, Materials Today: Proceedings, 14, 2019, 435.
• Mozafari, H. Hamidinezhad, Applied Physics A, 125, 2019, 330.
• Zhao, Journal of Solid State Chemistry, 181, 2008, 245.
• Bahnemann, M. Muneer, M. Haque, Catalysis Today, 124, 2007, 133.
• Popa, M. Stefan, D. Toloman, O. Pana, A. Mesaros, C. Leostean, S. Macavei, O. Marincas, R. Suciu, L. Barbu-Tudoran, Powder Technology, 325, 2018, 441.
• S. Daniel, H. Nagai, M. Sato, Catalysts, 3, 2013, 625.
• J. Kale, T. Avanesian, P. Christopher, ACS Catalysis, 4, 2014, 116.
• Behrad, M.H.R. Farimani, N. Shahtahmasebi, M.R. Roknabadi, M. Karimipour, the European Physical Journal Plus, 130, 2015, 144.
• Ghasemy-Piranloo, F. Bavarsiha, S. Dadashian, Journal of the Australian Ceramic Society, 45, 2019, 1.
• I.M. Razip, K.M. Lee, C.W. Lai, B.H. Ong, Materials Research Express, 6, 2019, 075517.
• Wu, X. Xiao, S. Zhang, F. Ren, C. Jiang, Nanoscale Research Letters, 6, 2011, 533.
• Wojciechowska, Z. Lendzion-Bielun, J. Grzechulska-Damszel, U. Narkiewicz, Z. Sniadecki, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 136, 2020, 109178.