شیمى کاربردى روز

شیمى کاربردى روز

حذف فتوالکتروکاتالیستی آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین از محیط‌های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت g‑C₃N₄@Pd تثبیت‌شده بر بستر تیتانیوم تحت نور مرئی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 Kosar University of Bojnord
2 دانشگاه گیلان-دانشکده علوم پایه- بخش شیمی، رشت، ایران
چکیده
در این پژوهش، نانوذرات کربن‌نیترید گرافیتی بارگذاری‌شده با پالادیم (Pd@g C₃N₄) سنتز شدند و سپس به‌وسیله روش الکتروفورتیک بر سطح فلز تیتانیوم تثبیت گردیدند تا کاتالیستی نوین، پایدار و کارآمد برای فرایندهای فتوالکتروکاتالیستی تحت تابش نور مرئی توسعه یابد. در گام نخست، پارامترهای مؤثر بر فرایند تثبیت، شامل غلظت سوسپانسیون، ولتاژ اعمالی و زمان رسوب‌دهی، به‌منظور دستیابی به بیشترین پایداری لایه کاتالیستی بررسی و بهینه‌سازی شدند. ویژگی‌های ساختاری و سطحی کاتالیست تهیه‌شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و طیف‌سنجی بازتابی فرابنفش–مرئی (UV–Vis DRS) مورد شناسایی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیز DRS نشان داد که شکاف انرژی از حدود 85/2 الکترون‌ولت برای g C₃N₄ خالص به حدود 56/2 الکترون‌ولت در نمونه بارگذاری‌شده با پالادیوم کاهش یافته است؛ نتیجه‌ای که نشان‌دهنده بهبود جذب نور مرئی و در پی آن افزایش فعالیت فتوالکتروکاتالیستی است. در این مطالعه، تأثیر متغیرهای عملیاتی شامل pH محلول، ولتاژ اعمالی، غلظت الکترولیت و زمان واکنش بر کارایی حذف تتراسایکلین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که در شرایط بهینه شامل pH برابر با 8، ولتاژ اعمالی 9/0 ولت، مقدار 3/0 گرم الکترولیت Na₂SO₄ و تحت تابش نور مرئی حاصل از لامپ جیوه فشاربالا با توان 400 وات، بیشینه راندمان تخریب تتراسایکلین به 94 درصد می‌رسد. این یافته‌ها بیانگر کارایی قابل‌توجه فتو‌الکتروکاتالیستی نانوکامپوزیت g C₃N₄@Pd بارگذاری‌شده و تثبیت‌شده بر بستر تیتانیوم در حذف آلاینده‌های دارویی مقاوم در محیط‌های آبی تحت تابش نور مرئی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Photoelectrocatalytic degradation of tetracycline from aqueous media using Pd@g-C₃N₄ nanocomposite immobilized on a titanium substrate under visible light

نویسندگان English

Razieh nejat 1
Zohreh Gholizadeh 2
1 Kosar University of Bojnord · Bojnurd, North Khorasan Province, Bojnurd, IR
2 Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده English

In this study, palladium-loaded graphitic carbon nitride nanoparticles (Pd@g-C₃N₄) were synthesized and subsequently immobilized onto a titanium metal surface via the electrophoretic method to develop a novel, stable, and efficient catalyst for photoelectrocatalytic processes under visible light irradiation. In the first step, the parameters affecting the immobilization process—including suspension concentration, applied voltage, and deposition time—were investigated and optimized to achieve maximum stability of the catalytic layer. The structural and surface characteristics of the prepared catalyst were identified using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and UV-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV–Vis DRS). The DRS analysis results showed that the energy bandgap decreased from approximately 2.85 eV for pure g-C₃N₄ to about 2.56 eV in the palladium-loaded sample, indicating improved visible light absorption and a subsequent increase in photoelectrocatalytic activity. In this study, the effects of operational variables, including solution pH, applied voltage, electrolyte concentration, and reaction time, on the removal efficiency of tetracycline were investigated. The results demonstrated that under optimized conditions—specifically at pH 8, an applied voltage of 0.9 V, an electrolyte concentration of 0.3 g of Na₂SO₄, and under visible light irradiation from a 400 W high-pressure mercury lamp—the maximum degradation efficiency of tetracycline reached 94%. These findings highlight the significant photoelectrocatalytic efficiency of the Pd-loaded g-C₃N₄ nanocomposite immobilized on a titanium substrate for the removal of persistent pharmaceutical pollutants in aqueous media under visible light irradiation.

کلیدواژه‌ها English

Photoelectrocatalyst
Tetracycline
Palladium
Graphitic Carbon Nitride
Electrophoretic

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 مرداد 1405