جذب سطحی و تخریب فتوکاتالیزی ماده رنگزای رودامین ب با نانو ذرات کادمیم سلنید و کادمیم سولفید

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 گروه شیمی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران، کدپستی: ۱۵۱۷۵-۶۶۱۷۷

چکیده

در این پژوهش، جذب سطحی و تخریب فتوکاتالیزی ماده رنگزای رودامین‌ب روی سطوح نانوذرات کادمیم سلنید و کادمیم سولفید بررسی شده است. ابتدا نانوذرات مورد نظر، سنتز و شناسایی شدند. سپس واکنش‌های تخریب فتوکاتالیزی در فتوراکتور شیشه‌ای متصل به یک لامپ تنگستن انجام شد. نتایج نشان دادند که سینتیک واکنش از مکانیسم لنگمویر- هینشل‌وود پیروی می‌کند و مقادیر ثابت تعادل جذب و ثابت سرعت جذب براساس این مکانیسم محاسبه شدند. نتایج نشان می‌دهند که تخریب فتوکاتالیزی رودامین‌ب با نانوذرات کادمیم سلنید تحت پرتودهی نور مرئی دارای میزان تخریب فتوکاتالیزی بیشتری نسبت به نانوذرات کادمیم سولفید است. برای به‌دست آوردن خصوصیات جذب سطحی، سطوح کادمیم سلنید و کادمیم سولفید بهترتیب به صورت نانو‌خوشه‌های Cd19Se27H16 و Cd19S27H16 برای سطح (0001) مدل‌سازی شدند. سپس جذب سطحی رودامینب بر روی این نانو خوشه‌ها با روش نظریه تابعی چگالی مطالعه شد و انرژی‌های جذب محاسبه شدند. نتایج محاسبات نشان می‌دهند که انرژی جذب سطحی رودامین‌ب روی نانوذرات کادمیم سلنید بیشتر از نانوذرات کادمیم سولفید است. این امر نشان دهنده‌ی جذب سطحی بهتر رودامین‌ب روی نانوذرات کادمیم سلنید است. همچنین محاسبات نشان دادند که مولکول رودامین‌ب به صورت مولکولی یا غیر تفکیکی بر روی سطوح کادمیم سولفید و کادمیم سلنید جذب می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Photocatalytic degradation and adsorption of Rhodamin B dye on CdSe and CdS nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Mehdi Irani 1
  • Zohreh Abdollahi 2
  • Elham Sadat Fatemi 2
  • sajjad mohebbi 2
1 Department of Chemistry, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
2 Department of Chemistry, University of Kurdistan, P.O. C 66177-15175, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

Herein, we study the adsorption and photodegradation of Rhodamin B (RhB) dye on surfaces of CdSe and CdS nanoparticles. First, the nanoparticles were synthesized and characterized. Then the photocatalytic degradation was carried out in a glass photoreactor equipped with a Tungsten lamp. The results showed that the degradation kinetics obeys the Langmuir–Hinshelwood model. Therefore, the values of adsorption equilibrium-constants and the kinetics rate-constants were calculated. The results show that the photocatalytic degradation of RhB under visible light irradiation using CdSe nanoparticles has more efficiency than using CdS nanoparticles. To obtain the adsorption properties, the (0001) facet of CdSe and CdS nanoparticles were modeled as Cd19Se27H16 and Cd19S27H16 clusters, respectively. Then, the adsorption properties were studied using density functional theory methods and the values of adsorption energy were calculated. The calculations show that the adsorption energy of RhB on CdSe surface is larger than the adsorption energy of RhB on CdS surface. The results show that RhB prefers to be adsorbed molecularly (non-dissociative) on the CdSe and CdS surfaces.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • CdSe
  • CdS
  • Photodegradation
  • nanoparticles
  • DFT

مراجع

[1] S. Mohebbi, S. Molaei, A.R. Judy Azar, J. Appl. Chem. 8 (2013) 17, in Persian.
[2] R.C. Chikate, B.S. Kadu, M.A. Damle, RSC Adv. 4 (2014) 35997.
[3] Y. Li, B. Wen, W. Ma, C. Chen, J. Zhao, Environ. Sci. Technol. 46 (2012) 5093.
[4] T. Li, S. Luo, Ceram. Int. 41 (2015) 13135.
[5] P. Nuengmatcha, S. Chanthai, R. Mahachai, W.-C. Oh, J. Environ. Chem. Eng. 4 (2016) 2170.
[6] L. Liu, Y. Qi, J. Lu, S. Lin, W. An, Y. Liang, W. Cui, Appl. Catal. B Environ. 183 (2016) 133.
[7] R. Nagaraja, N. Kottam, C.R. Girija, B.M. Nagabhushana, Powder Technol. 215–216 (2012) 91.
[8] S.K. Kansal, R. Lamba, S.K. Mehta, A. Umar, Mater. Lett. 106 (2013) 385.
[9] A. Khorshidi, H. Maryam, J. Appl. Chem. 13 (2018) 21, in Persian.
[10] S. Zinatloo-Ajabshir, J. Appl. Chem. 14 (2019) 31, in Persian.
[11] S. Mohebbi, F. Hosseini, Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran. 37 (2018) 51, in Persian.
[12] T. Zhai, X. Fang, L. Li, Y. Bando, D. Golberg, Nanoscale. 2 (2010) 168.
[13] L. Lu, H. Hu, H. Hou, B. Wang, Comput. Theor. Chem. 1015 (2013) 64.
[14] A.S. Rad, K. Ayub, J. Mol. Liq. 238 (2017) 303.
[15] A.S. Rad, K. Ayub, Mater. Chem. Phys. 194 (2017) 337.
[16] A.S. Rad, K. Ayub, Mol. Phys. 115 (2017) 879.
[17] A.S. Rad, K. Ayub, Int. J. Hydrogen Energy. 41 (2016) 22182.
[18] N. Qutub, B.M. Pirzada, K. Umar, S. Sabir, J. Environ. Chem. Eng. 4 (2016) 808.
[19] X. Liu, C. Ma, Y. Yan, G. Yao, Y. Tang, P. Huo, W. Shi, Y. Yan, Ind. Eng. Chem. Res. 52 (2013) 15015.
[20] R.S. Yadav, P. Mishra, R. Mishra, M. Kumar, A.C. Pandey, J. Exp. Nanosci. 5 (2010) 348.
[21] L. Tian, W. Fu, M. Li, H. Yang, W. Zhang, H. Zhao, J. Ma, Y. Li, CrystEngComm. 14 (2012) 4490.
[22] D.J. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenb, Gaussian, Inc. Wallingford CT. (2009).
[23] C. Lee, W. Yang, R.G. Parr, Phys. Rev. B. 37 (1988) 785.
[24] P.J. Hay, W.R. Wadt, J. Chem. Phys. 82 (1985) 270.
[25] M.J.S. Spencer, K.W.J. Wong, I. Yarovsky, Mater. Chem. Phys. 119 (2010) 505.
[26] T.S. Natarajan, M. Thomas, K. Natarajan, H.C. Bajaj, R.J. Tayade, Chem. Eng. J. 169 (2011) 126.
[27] Z. He, C. Sun, S. Yang, Y. Ding, H. He, Z. Wang, J. Hazard. Mater. 162 (2009) 1477.
[28] T.A. Vu, C.D. Dao, T.T.T. Hoang, K.T. Nguyen, G.H. Le, P.T. Dang, H.T.K. Tran, T. V. Nguyen, Mater. Lett. 92 (2013) 57.
[29] Z. Zhang, W. Wang, M. Shang, W. Yin, Catal. Commun. 11 (2010) 982.
[30] Z. Wang, C. Chen, F. Wu, B. Zou, M. Zhao, J. Wang, C. Feng, J. Hazard. Mater. 164 (2009) 615.
[31] Q.I. Rahman, M. Ahmad, S.K. Misra, M. Lohani, Mater. Lett. 91 (2013) 170.
[32] T. Ghosh, J.-H. Lee, Z.-D. Meng, K. Ullah, C.-Y. Park, V. Nikam, W.-C. Oh, Mater. Res. Bull. 48 (2013) 1268.
[33] W.C. OH, M. CHEN, K. CHO, C. KIM, Z. MENG, L. ZHU, Chinese J. Catal. 32 (2011) 1577.
[34] M. Irani, T. Mohammadi, S. Mohebbi, J. Mex. Chem. Soc. 60 (2016) 218.
[35] C. Zhang, Y. Zhu, Chem. Mater. 17 (2005) 3537.
[36] T. Ghosh, K.Y. Cho, K. Ullah, V. Nikam, C.Y. Park, Z.D. Meng, W.-C. Oh, J. Ind. Eng. Chem. 19 (2013) 797.
[37] W. Zhang, Y. Li, C. Wang, P. Wang, Desalination. 266 (2011) 40.
[38] F.H. AlHamedi, M.A. Rauf, S.S. Ashraf, Desalination. 239 (2009) 159.
[39] N. Daneshvar, M.H. Rasoulifard, A.R. Khataee, F. Hosseinzadeh, J. Hazard. Mater. 143 (2007) 95.
شیمى کاربردى روز
دوره 15، شماره 56
مهر 1399
صفحه 23-38

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار