تخریب فوتوکاتالیستی متیل اورانژ به عنوان یک آلاینده رنگی با استفاده از نانوساختار تیتانیوم دی‌اکسید مغناطیسی Fe3O4/Al2O3/TiO2

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

2 گروه مهندسی شیمی-دانشگده مهندسی- دانشگاه فردوسی مشهد- مشهد-ایران

3 دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی فناوری پیشرفته کرمان

10.22075/chem.2020.17248.1609

چکیده

استفاده از تکنولوژی فتوکاتالیستی با استفاده از نانوساختارهایی با پایه اکسید تیتانیم در سالهای اخیر به عنوان یک استراتژی کاربردی در صنایع بکارگرفته شده است. در این راستا و در تحقیق حاضر، نانوساختار Fe3O4/Al2O3/TiO2 با ساختار هسته / پوسته/ پوسته سنتز و توسط آنالیزهای FTIR و SEM مشخصه یابی و مورفولوژی آن های شناسایی شد. پس از اطمینان از سنتز موفقیت آمیز نانوساختار تیتانیوم دی‌اکسید مغناطیسی از آن در تخریب فتوکاتالیستی آلاینده رنگی متیل اورانژ تحت تابش نور فرابنفش استفاده و تاثیر پارامترهای مختلف بر بازده حدف، با هدف بهینه سازی پارامترهای مؤثر آزمایش‌های فتوکاتالیستی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده بازده حذف 100 درصد برای متیل اورانژ در شرایط بهینه شامل حضور 3/3 گرم بر لیتر از فتوکاتالیست در محلول رنگی با 7=pH و غلظت اولیه متیل اورانژ ppm 30 در مدت 60 دقیقه است. همچنین برای نانوساختار بدون لایه میانی حدود 44 درصد بازده فتوکاتالیستی در شرایط مشابه بدست آمد. در نتیجه، نانوساختار Fe3O4/Al2O3/TiO2 رفتار فتوکاتالیستی بهتری نسبت به نانوساختار Fe3O4 /TiO2 با ساختار هسته/پوسته از خود نشان داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Photo-catalysis degradation of methyl orange as pollutant dye using dioxide magnetic Fe3O4/Al2O3/TiO2 nanostructure

نویسندگان [English]

  • Samaneh Mohammadnezhad 1
  • Ali Ayati 1
  • Ali Ahmadpour 2
  • Hassan Karimi-Maleh 3
1 Department of Chemical Engineering, Quchan University of Technology, Quchan, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Department of Chemistry, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

The application of photo-catalysis technologies using nanomaterials based TiO2 increased as an applied strategy in different industries in the recent years. In this regards and in the presence study, Fe3O4/Al2O3/TiO2 nanostructure with core/shell/shell shape was synthesized and characterized by FT-IR and SEM methods. After confirming of synthesized procedure for magnetic TiO2 nanomaterial, it used for photo-catalysis degradation of methyl orange dye under Uv light. The effective parameters in removal yield for optimization of photo-catalysis systems was investigated. Results showed 100% removal yield for methyl orange under condition of 3.3 gr/lit photo-catalyst at pH=7.0 and the presence of 30 ppm at 60 min was occurred. In addition and for nano-catalyst without between layer 44% yield was occurred. In conclusion, Fe3O4/Al2O3/TiO2 nanostructure showed better photo-catalysis behavior compare to Fe3O4/TiO2 nanostructure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photo-catalyst
  • Core-shell nanostructure
  • dioxide magnetic TiO2
  • Degradation
  • Methyl orange
[1] Y. L.Pang, S. Lim, H.C. Ong, and W.T. Chong, ULTRASONICS SONOCHEMISTRY. 29 (2016) 317.
[2] J. F. Guo, B. Ma, A. Yin, K. Fan, and W.-L. Dai, Applied Catalysis B: Environmental. 101 (2011) 580.
[3] J. Su, Y. Zhang, S. Xu, S. Wang, H. Ding, S. Pan, G. Wang, G. Li, and H. Zhao, Nanoscale. 6 (2014) 5181.
[4] J. Lan, Research on Chemical Intermediates. 41 (2013(.
[5] A. Habibi-Yangjeh, M. Shekofteh-Gohari, Separation and Purification Technology. 184 (2017) 334.
[6] W. Fu, H. Yang, M. Li, L. Chang, Q. Yu, J. Xu, and G. Zou, Materials Letters. 60 (2006) 2723.
[7] W. Jiang, X. Zhang, X. Gong, F. Yan, and Z. Zhang, International Journal of Smart and Nano Materials. 1 (2010) 278.
[8] Y. Ao, J. Xu, D. Fu, L. Ba, and C. Yuan, Nanotechnology. 19 (2008).
[9] B. Tanhaei, A. Ayati, M. Lahtinen, B.M. Vaziri, and M. Sillanpää, Applied Polymer Science. 133 (2016) 43466.
[10] A. Ayati, A. Ahmadpour, F.F. Bamoharram, M. Mänttäri, and M. Sillanpää, Chemosphere. 107 (2014) 163.
[11] J. Q.Ma, S.-B. Guo, X.-H. Guo, and H.-G. Ge, Nanoparticle Research.17 (2015).
[12] Y. Fan, C. Ma, W. Li, and Y. Yin, Materials Science in  Semiconductor Processing. 15 (2012) 582.
[13] L. Hongfei, J. Shengfu, Z. Yuanyuan, L. Ming, and Y. Hao, Chemical Engineering.21 (2013) 569.
[14] N. Abbas, G.N. Shao, S.M. Imran, M.S. Haider, and H.T. Kim, Front. Chem. Sci. Eng, (2016).
[15] J. Liu, S.Z. Qiao, Q.H. Hu, and G.Q. Lu, Small. 7 (2011) 425.
[16] J. Joo, Y. Ye, D. Kim, J. Lee, and S. Jeon, Materials Letters. 93 (2013) 141.
[17] Q. Zhang, G. Meng, J. Wu, D. Li, and Z. Liu, Optical Materials. 46 (2015) 52.
[18] D. Chen, C. Liu, S. Chen, W. Shen, X. Luo, and L. Guo, ChemPlusChem. 81 (2016) 282.
[19] G. Liu, F. He, J. Zhang, L. Li, F. Li, L. Chen, and Y. Huang, Applied Catalysis B: Environmental. (2014) 515.
[20] C. Zhang, H. Chen, M. Ma, and Z. Yang, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 402 (2015) 10.
[21] X. Huang, G. Wang, M. Yang, W. Guo, and H. Gao, Materials Letters. 65 (2011) 2887.
[22] A.Vazquez, T. Lopez, R. Gomez, Bokhimi, A. Morales, and O. Novarot, Solid State Chemistry. 128(1997) 161.
[23] L. Gomathi Devi, S. Girish Kumar, K. Mohan Reddy, and C. Munikrishnappa, Journal of Hazardous Materials. 164 (2009) 459.
[24] A. Fallah Shojaei, A. Shams-Nateri, and M. Ghomashpasand, Superlattices and Microstructures. 88 (2015) 211.
[25] D. Rajamanickam, M. Shanthi, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 128 (2014) 100.
[26] Z.Q. Li, H.L. Wang, L.Y. Zi, J.J. Zhang, and Y.S. Zhang, Ceramics International. 41 (2015) 10634.