تأثیر زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت بر خواص و عملکرد فتوکاتالیستی نیمه‌رسانای BiOI در تخریب نوری پساب رنگی

Abstract

در پژوهش حاضر، فرآیند تخریب نوری آلاینده رنگی متیل اورانژ با استفاده از فتوکاتالیست‌های نانوساختار BiOI/Clinoptilolite با هدف بررسی اثرات حضور پایه زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت و مقدار بارگذاری نانوذرات BiOI برروی فعالیت فتوکاتالیستی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور مقادیر مختلف فتوکاتالیست‌های BiOI تثبیت شده برروی کلینوپتیلولیت (wt.% 40، 30، 20، 10) به‌روش سونوشیمیایی-رسوبی سنتز شدند. در بررسی خصوصیات نانوکامپوزیت‌های سنتز شده از آنالیزهایی همچون XRDا، FESEM/EDXا،PL و UV-vis استفاده شد. نتایج آنالیزهای شناسایی بیانگر صحت سنتز نمونه‌های سنتزی بوده و نشان می‌دهد که حضور کلینوپتیلولیت نه تنها مورفولوژی و ساختار BiOI را تغییر نمی‌دهد بلکه منجر به کاهش بازترکیب جفت‌های الکترون-حفره و همگنی مورفولوژی می‌شود. همچنین با توجه به عدم مشاهده ذرات تیغه‌ای شکل کلینوپتیلولیت در تصاویر FESEM نمونه حاوی 30% وزنی BiOI، به نظر می‌رسد که نانوصفحات گل‌مانند BiOI تقریباً سطح ذرات کلینوپتیلولیت را پوشانده‌اند. بدیهی است که با افزایش بیشتر مقدار بارگذاری، سطح زئولیت به شدت پوشانده شده، تجمع ذرات فلزی افزایش یافته و در نتیجه تماس بین ذرات BiOI و کلینوپتیلولیت و همچنین راندمان جداسازی جفت‌های الکترون-حفره تضعیف شده که منجر به کاهش عملکرد فتوکاتالیستی می‌شود. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی، حداکثر مقدار حذف فتوکاتالیستی متیل اورانژ (100%) در شرایط بهینه زمان واکنش h 2، غلظت آلاینده ppm 5 و مقدار کاتالیست g/L 5/0 تحت تابش نور فرابنفش به‌دست آمد. همچنین، با بررسی مدل‌های مختلف سینتیکی برای کاتالیست منتخب، مطابقت مدل‌های سینتیکی درجه دوم، فرندلیچ اصلاح شده و انتشار سهموی با فرآیند حذف متیل اورانژ با 99/0 < R2 تایید شد. به‌علاوه همان‌طور که از نتایج آنالیز UV-vis نیز قابل انتظار بود، فتوکاتالیست بهینه B(30)/CLT کارایی مطلوبی را نیز تحت تابش نور مرئی برای تخریب آلاینده رنگی (82%) از خود نشان داد.

Keywords

• کلینوپتیلولیت
• نیمه رسانای bioi
• تخریب نوری
• متیل اورانژ
• سینتیک