سنتز حلال گرمایی فوتوکاتالیست ZnTiO3: بررسی اثرpH و دمای کلسیناسیون

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، واحدشاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی،شاهرود، ایران

2 گروه شیمی، واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ایران

چکیده

چکیده
در این پژوهش نانو ذرات روی تیتانات با استفاده از روش حلال گرمایی سنتز شدند. اثرpH و دمای کلسیناسیون بر ساختارها ، مورفولوژی و فعالیت فوتوکاتالیستی ترکیبات حاصل مورد بررسی قرار گرفت. این نانوذرات به کمک روشهای دستگاهی پراش پرتو ایکس (XRD ) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، طیف سنجی بازتاب انتشار (DRS)، انرژی تفرق اشعه ایکس (EDAX )،فوتولومینسانس(PL) و طیف سنجی مرئی- ماورای بنفش (UV-Vis)شناسایی شدند. الگوهای پراش پرتو ایکس ساختارهای روی تیتانات خالص مکعبی سنتز شده در3 pH= و دمای کلسیناسیون C° 700 و هگزاگونالی در دو 3 pH= و7 pH= و دمای کلسیناسیون C° 800 را تایید کردند. بلورینگی در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی قابل مشاهده نبود. همچنین ساختارهای کامل مکعبی و هگزاگونالی نانو ذرات ZnTiO3 درتصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری به راحتی قابل مشاهده بودند. در بررسی نتایج فوتوکاتالیستی، داده های سینتیک تخریب فوتوکاتالیستی با مدل سینتیک شبه درجه اول مورد ارزیابی قرار گرفت . میزان بازدهی در تخریب رنگدانه متیلن بلو تحت تابش نور مرئی کاتالیست های ZTO-10-900 ، ZTO-7-800 و ZTO-3-700 به ترتیب 95 ، 83 و 78 درصد بود. در کاتالیست ZTO-10-900 وجود دو باند 423 و 527 نانومتر در محدوده طیف نشری بیانگر وجود نقص بلوری در این ترکیب و عامل اصلی بازدهی بالاتر در فعالیت فوتوکاتالیستی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Solvothermal synthesis of ZnTiO3 photocatalyst: Investigation of effect of pH and calcination temperature

نویسندگان [English]

  • majid mozaffari 1
  • Amin Ebadi 2
1 Department of Chemistry, Shahrood Branch,Islamic Azad University, Shahrood, Iran.
2 Department of Chemistry, Kazerun Branch, Islamic Azad University, Kazerun, Iran
چکیده [English]

Abstract
In this study, zinc titanite nanoparticles were synthesized using the solvothermal method. The effects of pH and calcination temperature on the structures, morphology and photocatalytic activity of the resulting compounds were investigated.These nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), emission reflectance spectroscopy (DRS), X-ray energy dispersive spectroscopy (EDAX), Photoluminescence (PL) and UV-Vis spectroscopy.X-ray diffraction patterns confirmed the cubic pure ZnTiO3 structures synthesized at pH= 3 and calcination temperature of 700 ° C and hexagonal at pH=3 and pH=7 and calcination temperature of 800 ° C. Crystallinity was not visible in scanning electron microscope images. Also, full cubic and hexagonal structures of ZnTiO3 nanoparticles are easily visible in transmission electron microscopy images. In investigation photocatalytic results, Photocatalytic degradation kinetics data were evaluated by pseudo-first-order kinetics model. The efficiency of methylene blue dye degradation under visible light of the catalysts ZTO-10-900, ZTO-7-800, ZTO-3-700 was 95%, 83% and 78%, respectively. In ZTO-10-900 catalyst the presence of 423 and 527 nm bands in the photoluminescence emission spectra indicates the presence of crystalline defects in this compound and the major factor contributing to the higher efficiency in photocatalytic activity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • zinc titanite
  • solvothermal
  • photocatalytic degradation
  • methylene blue

مراجع

[1] N. Popa, M. Visa, Adv. Powder.Technol. 28 (2017) 1866.
[2] A. Khorshidi, M. Hajnajafi, J. Of Applied Chemistry, 47 (1397) 21, in Persian. 
[3] K. M. Lee, C. W. Lai, K. S. Ngai, J. C. Juan, Water Res., 88 (2016) 428.
[4] Q. Xu, J. Feng, L. Li, Q. Xiao, J. Wang, J. Alloys Compd. 641 (2015)110.
[5] W.Gou, P. Wu, D.Jiang, X. Ma, J. Alloys Compd. 646 (2015) 437.
[6] H. Dezhampanah, M. Majidi Naeemi, J. Of Applied Chemistry, 50 (1398) 9, in Persian.    
[7] S. Zhang, H. Li, Z. Yang, J. Alloys Compd. 722 (2017) 555.
[8] M.Shaker dehzad, S.H. Zavar. Mousavi, A. Mohammad.Khah, H.Falah.Moafi, N.Noorbakhsh, J. Of Applied Chemistry, 54 (1399) 85, in Persian.  
[9] M. Fatiha, B. Belkacem, J. Mater. Environ. Sci. 7 (2016) 285.
[10] A. Sandoval, C. H. Ventura, T. E. Klimova, Fuel. 198 (2017) 22.
[11] R.Mohammadzadeh.Kakhki, F.Entezari, A.Niknahad, J. Of Applied Chemistry, 54 (1399) 113, in Persian.
[12] B. Lokesh, S. Kaleemulla, N.M. Rao, Int. J. Chemtech Res. 6 (2014) 1929.
[13] P.Sirajudheen, K.B.Sanoop, Muhammed Rashid, Recent Advances in Chemical Engineering. (2016) 227.
[14] M.Salavati-Niasari, F.Soofivand, A.Sobhani-Nasab, M.Shakouri-Arani, A.Yeganeh Faal, S.Bagheri,Advanced Powder Technology.27(2016) 2066.
[15] Y. S. Chang, Y. H. Chang, I. G. Chen, G. J. Chen, Y. L. Chai, T. H. Fang, S.Wu, Ceram. Int. 30 (2004) 2183.
[16] Y. S. Chang, Y. H. Chang, I. G. Chen, G. J. Chen, Y. L. Chai, J. Cryst. Growth 243 (2002) 319.
[17] L.P. Sosman, A. López, A.R. Camara, S.S. Pedro, I.C.S. Carvalho, N. Cella, J. Electron. Mater. 46 (2017) 6848.
[18] B. Lokesh, N.M. Rao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27 (2016) 4253.
[19] S. Ghanbarnezhad, A. Nemati, R. Naghizadeh, APCBEE Procedia. 5 (2013) 6.
[20] N. V Nikolenko, A.N. Kalashnykova, V.A. Solovov, A.O. Kostyniuk, H. Bayahia, F. Goutenoire, Arab. J. Chem. 11 (2018) 1044.
[21] Y. L. Chai, Y. S. Chang, G. J. Chen, Y. J. Hsiao, Mater. Res. Bull. 43 (2008) 1066.
[22] F.H. Dulin, D.E. Rase, J. Am. Ceram. Soc. 43 (1960) 125.
[23] O.Yamaguchi, M. Morimi, H. Kawabata, K. Shimizu, J. Am. Ceram. Soc. 70 (1987) C-97.
[24] K. Haga,T. Ishii, J.Mashiyama,T. Ikeda, Jpn., J. Appl. Phys. 31 (1992) 3156.
[25] H.L.Guo, Q.Zhu , X.L.Wu, et al, Nanoscale 7 ( 2015) 7216.
[26] X.Qin, L.Cui, G.Shao, J. Nanomater. 2013 (2013) 1.
[27] L.Khatua,R.Sahoo, P.Satapathy,R.Panda,S.Kumar Das, J.Semicond. 39 (2018) 123002.
شیمى کاربردى روز
دوره 16، شماره 58
فروردین 1400
صفحه 29-46

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار