فوتوکاتالیست تفکیک‌پذیر مغناطیسی فریت کبالت/اکسید مس برای تخریب متیلن بلو در نور مرئی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 عضو هیات علمی دانشکده نانوفناوری، پردیس علوم و فناوریهای نوین، دانشگاه سمنان

چکیده

در حال حاضر، نیاز به مواد کارآمدتر که در طیف نور مرئی برای تصفیه آب استفاده ‌شوند، رو به افزایش است. نانوکامپوزیت فریت کبالت/اکسید مس با استفاده از روش همرسوبی با موفقیت سنتز شد. نانوکامپوزیت به دست آمده توسط آنالیزهای پراش پودری اشعه ایکس، طیف سنجی بازتاب پخشی، طیف سنج مادون قرمز-تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی مشخصه‌یابی شد. اطلاعات پراش پرتو ایکس نشان داد که نانوذرات به دست آمده از فریت کبالت و اکسید مس با متوسط ​​اندازه بلوری 36 نانومتر تشکیل شده است. طیف جذب نوری نانوکامپوزیت فریت کبالت/اکسید مس، شکاف باند 75/2 الکترون‌ولت را نشان داد. این مواد به دلیل وجود مس، همراه با فعالیت مغناطیسی فریت کبالت، که برای جداسازی و بازیابی فوتوکاتالیست پس از استفاده در فرآیند اکسیداسیون مفید است، فعالیت فوتوکاتالیستی خوبی را نشان دادند. فعالیت فوتوکاتالیستی با تخریب متیلن بلو در زیر نور مرئی مورد بررسی قرار گرفت. در مقایسه با اکسید مس خالص، نانوکامپوزیت فریت کبالت/اکسید مس عملکرد تخریب نوری بهبود یافته‌ای را نشان داد (حدود پنج برابر بیشتر). برای بهینه سازی فرآیند و به دست آوردن یک مدل ریاضی، طرح مرکب مرکزی (با سه پارامتر در پنج سطح) استفاده شد. شرایط بهینه به صورت میزان فوتوکاتالیست = 1 گرم در لیتر ، زمان تابش = 140 دقیقه و غلظت متیلن بلو =15  میلی گرم بر لیتر و بازده تخریب بهینه 98/84 درصد تعیین شد. نانوکامپوزیت فریت کبالت/اکسید مس سنتز شده می‌تواند به طور بالقوه به عنوان یک فوتوکاتالیست جداشونده مغناطیسی فعال در نور مرئی استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Magnetically Separable CoFe2O4/CuO Photocatalyst for Degradation of Methylene Blue under Visible Light

نویسندگان [English]

  • bahareh khatib zadeh 1
  • narjes keramati 2
  • Mohsen Mehdipour Ghazi 1
1 Department Chemical, Petroleum and Gas Engineering, Semnan University, 35131-19111, Semnan, Iran.
2 Department of nanotechnology, faculty of new science and technology, semnan university
چکیده [English]

Currently, the need for more efficient materials that work in the visible light spectrum for water treatment has been increasing. A CoFe2O4/CuO nanocomposite was successfully synthesized by co-precipitation method. The obtained nanocomposite was characterized by XRD, DRS, FT-IR and FESEM. X-ray diffraction data showed that the obtained nanoparticle was composed of CoFe2O4 and CuO with average crystal size of 36nm. The optical absorption spectrum of the CuO/CoFe2O4 nanocomposite displayed a band gap of 2.75 eV. The materials showed photocatalytic activity due to the presence of Cu, associated with the magnetic activity of CoFe2O4, which is useful for the separation and recovery of the photocatalyst after use in an oxidative process. Photocatalytic activity was studied by degradation of methylene blue under visible light. Compared with pure CuO, the CoFe2O4/CuO nanocomposite exhibited improved photodegradation performance (about five more time). To optimize process and obtain a mathematical model, CCD (with three factors at five levels) was used. The optimal conditions were determined where the amount of photocatalyst= 1 g/L, irradiation time= 140 min and the concentration of MB= 15 ppm with optimum degradation efficiency as 84.98%. The synthesized CoFe2O4/CuO nanocomposite can be potentially used as a visible-light responsive magnetically separable photocatalyst.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photocatalyst
  • CoFe2O4/CuO
  • Methylene Blue
  • Visible Light

مراجع

[1] P. Sathishkumar, R. Viswanathan Mangalaraja, S. Anandan, M. Ashokkumar, Chem. Eng. J, 220 (2013) 302.
[2] R. Mohammadzadeh Kakhki, F. Entezari, A. Nik Nahad, J. Of Applied Chemistry, 15 (1399) 113, in Persian. 
[3] K. Anil Isai, V. Shankar Shrivastava, Iran. J. Catal, 9(3) (2019) 259.
[4] S. Dianat, Iran. J. Catal, 8(2) (2018) 121.
[5] A.R. Amani Ghadim, Kh. Lotfi Hayaee, M.S. Seyed Deraji, J. Of Applied Chemistry, 12 (1396) 55, in Persian. 
[6] M. Ranjeh, F. Beshkar, O. Amiri, M. Salavati-Niasari, H. Moayedi, J. Alloy Compd, 815 (2020) 152451
[7] H. Salari, M. Sadeghinia, J. Photochem. Photobiol. A, 376 (2019) 279.
[8] S. Hashemi-Uderji, M. Abdollahi-Alibeik, R. Ranjbar-Karimi, Iran. J. Catal, 8(4) (2018) 311.
[9] Y. Wang, D. Su, A. Ung, J.H. Ahn and G. Wang, Nanotechnology, 23 (2012) 402.
[10] V. Kumar Gupta, T. Eren, N. Atar, M. Lütfi Yola, C. Parlak, H. Karimi-Maleh, J. Mol. Liq, 208 (2015) 122.
[11] J. Huang, H.X. Jing, N. Li, L.X. Li, W. Zh. Jiao, J. Solid State Chem,  271 (2019) 103.
[12] H. Gong, W. Chu, J. Hazard. Mater, 314 (2016) 197.
[13] Q. Ma, L. Ch. Nengzi, X. Zhang, Zh. Zhao, X. Cheng, Sep. Purif. Technol, 233 (2020) 115978.
[14] A. Pui, D. Gherca, G. Carja, Dig. J. Nanomater. Bios, 6(4) (2011) 1783.
[15] V. Vellora Th. Padil, M. Cernik, Int. J. Nanomedicine, 8 (2013) 889.
[16] M. Sabonian, K. Mahanpoor, Iran. J. Catal, 9(3) (2019) 201.
[17] N. Keramati, N. Fallah, B. Nasernejad, Desalin. Water Treat, 57 (2016) 19239.
[18] N. Keramati, B. Nasernejad, N. Fallah, J. Disper. Sci. Technol, 35 (2014) 1543.
[19] F. Saadati, N. Keramati, M. Mehdipour Ghazi, Crit. Rev. Env. Sci. Technol, 46 (2016) 757.
شیمى کاربردى روز
دوره 15، شماره 57
دی 1399
صفحه 21-28

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار