بررسی خاصیت فتوکاتالیستی ZIF-8نهش داده شده بر پایه‌ نانولوله های دی اکسید تیتانیوم در حذف آلاینده های آبی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی قوچان، دانشکده مهندسی شیمی، قوچان، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی بهبود رفتار فتوکاتالیستی ZIF-8 به عنوان یکی از مهم ترین ساختارهای خانواده چهارچوب آلی-فلزی، با نهش برروی نانولوله های TiO2 پرداخته و از آن به عنوان فتوکاتالیست هیبریدی درحذف آلاینده رنگی متیل اورنژ از محیط آبی استفاده شده است. نانوساختارتهیه شده توسط آنالیزهای مختلف XRD، TEM، EDX، BET، SEM و FTIR مورد شناسایی قرار گرفته که نتایج آن ها نشان از سنتز ساختارهایی کریستالی با مورفولوژی کروی دارد. همچنین ساختار مزو/ماکرو حفره با حفراتی شکاف مانند از بررسی نتایج حاصل از SEM و BET بدست آمده است. رفتار فتوکاتالیستی این ساختار‌ها تحت تابش‌ اشعه فرا‌بنفش مورد بررسی قرار گرفت. جهت بهینه‌سازی فرآیند تخریب، اثر پارامتر‌های مختلف ازجمله pH محلول، غلظت فتوکاتالیست بعلاوه مکانیسم پیشنهادی جهت تخریب مواد نیز مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهند که پس از 60 دقیقه تابش فرابنفش، راندمان 86% را برای حذف متیل اورانژ توسط ZIF-8/TiO2 در7 = pH وغلظت فتوکاتالیستg/lit 5/0 بدست داده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of photo catalytic properties of ZIF-8 emitted based on titanium dioxide nano tubes in removal of aqueous pollutants

نویسندگان [English]

  • Saeedeh Piroozi
  • Bahareh Tanhaei
  • Ali Ayati
  • ‪Mahdi Niknam Shahrak
  • Mojtaba Saei Moghadam
Quchan University of Technology, Faculty of Chemical Engineering, Quchan, Iran
چکیده [English]

In this study, the photocatalytic performance of ZIF-8, as one of the most important MOFs, was improved by impregnation on the TiO2 nanotubes and was used for hybrid photocatalytic degradation of Methyl Orange from aqueous solutions. The prepared nanostructure was characterized by XRD, TEM, EDX, BET, SEM, and FTIR analyses and their results confirmed the successful fabrication of nanocrystals with spherical morphology. Also, the meso/macro cavity structure with slit-like cavities has been obtained by SEM and BET results. The photocatalytic behaviour of the nanostructure was investigated under UV light irradiation. In order to optimize the degradation process, the effect of various parameters, such as pH, photocatalyst concentration, and the proposed mechanism for dye degradation have been evaluated. The results showed that the methyl orange photodegradation efficiency of 86% was reached using ZIF-8/TiO2 at pH 7 and photocatalyst concentration of 0.5 g/Lit after 60 min under UV irradiation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic Metal Framework
  • Photocatalyst
  • ZIF-8 / TiO2
  • ZIF-8
  • TiO2
  • Methyl Orange

مراجع

[1] L. Shen., R. Liang., L. Wu., Chinese J. Catal. 36 (2015) 2071.
[2] Y. Kinoshita،, I. Matsubara, T. Higuchi, Bull. Chem. Soc. Japan 32 (1959) 1221.
[3] A. Hafizi, M.N. Shahrak, A. Ahmadpour, M. Maghrebi, A. Shahsavand, Iran. J. Chem. Chem. Eng. 12 (2014) 19, In Persian.
[4] A. Ayati, M.N. Shahrak, B. Tanhaei, M. Sillanpää, Chemosphere 160 (2016) 30.
[5] J. R. Li., J. Sculley., Chem. Rev. 112 (2011) 869.
[6] Z. Avakh, M. Shadman Lakmehsari, B. Farajmand, M.A. Rezvani., J. Of Applied Chemistry 16 (1400) 9, in Persian.
[7] M.P.Suh, H.J.Park, T.K.Prasad, Chem. Rev. 112 (2011) 782.
[8] K.-G. Liu, Z. Sharifzadeh, F. Rouhani, M. Ghorbanloo, A. Morsali, Coordin. Chem. Rev. 436 (2021) 213827.
[9] H. Konnerth, B.M. Matsagar, S.S. Chen, M.H.G. Prechtl, F.-K. Shieh, K.C.W. Wu, Coordin. Chem. Rev. 416 (2020) 213319.
[10] P. Mahata, G. Madras, S. Natarajan, J. Phys. Chem. B 110 (2006) 13759.
[11] D.L.R. K.Sumida, J.A.Mason, T.M.McDonald, E.D.Bloch, Z.R.Herm, Chem. Rev. 112 (2011) 724.
[12] Y. Xiao, X. Guo, N. Yang, F. Zhang, J. Energy Chem. 58 (2021) 508.
[13] X. Zhao, J. Li, X. Li, P. Huo, W. Shi, Chin. J. Catal. 42 (2021) 872.
[14] S. Guo, L. Chi, T. Zhao, Y. Nan, X. Sun, Y. Huang, B. Hou, X. Wang, J. Electroanal. Chem. 880 (2021) 114915.
[15] L. Xie, Z. Yang, W. Xiong, Y. Zhou, J. Cao, Y. Peng, X. Li, C. Zhou, R. Xu, Y. Zhang, Appl. Surf. Sci. 465 (2019) 103.
[16] L. Han, X. Zhang, D. Wu, J. Mater. Sci.: Mater. Elect. 30 (2019) 3773.
[17] Q. Wei, W. Li, C. Jin, Y. Chen, L. Hou, Z. Wu, Z. Pan, Q. He, Y. Wang, D. Tang, J. Rare Earth (2021) In Press.  
[18] N. Toutounchian, A. Ahmadpour, M.M. Heravi, F.F. Bamoharram, A. Ayati, F. Deymeh, Res. Chem. Intermed. 42 (2016) 3283.
[19] A. Ayati, A. Ahmadpour, F.F. Bamoharram, M. Mänttäri, M. Sillanpää, Chemosphere 107 (2014) 163.
[20] L. He, Y. Dong, Y. Zheng, Q. Jia, S. Shan, Y. Zhang, J. Hazard. Mater. 361 (2019) 85.
[21] H. Tian, S. Wang, C. Zhang, J.-P. Veder, J. Pan, M. Jaroniec, L. Wang, J. Liu, J. Mater. Chem. A 5 (2017) 11615.
[22] C. Xue, F. Zhang, Q. Chang, Y. Dong, Y. Wang, S. Hu, J. Yang, Chem. Lett. 47 (2018) 711.
[23] A. Moatamed Sabzevar, M. Ghahramaninezhad, M. Niknam Shahrak, Fuel 288 (2021) 119586.
[24] X. Qi, F. Shang, T. Wang, Y.M.O. logo, Y. Yan, CrystEngComm 22 (2020) 4250.
[25] Q. Liu, B. Zhou, M. Xu, G. Mao, RSC Adv. 7 (2017) 8004.
[26] J. Ran, H. Chen, S. Bi, Q. Guo, C. Yan, X. Tang, D. Cheng, G. Cai, X. Wang, Prog. Org. Coat. 152 (2021) 106123.
[27] R.Chandra،, S. Mukhopadhyay, M.Nath, Mater. Lett. 164 (2016) 571.
[28] F. Fazlali, A. Hajian, A. Afkhami, H. Bagheri, J. Photochem. Photobiol. A: Chem 400 (2020) 112717.
[29] R. Hejazi, A.R. Mahjoub, A.H.C. Khavar, Z. Khazaee, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 400 (2020) 112644.
[30] A.H. Asl, A. Ahmadpour, N. Fallah, J. Of Applied Chemistry 12 (1396) 253 in Persian
[31] M. mozaffari, A. Ebadi, J. Of Applied Chemistry 16 (1400) 29-46, In Persian.
[32] S. Mohammadnezhad, A. Ayati, A. Ahmadpour, H. Karimi-Maleh, J. Of Applied Chemistry, 15 (1399) 337, In Persian.
[33] G. Mansouri, M. Mansouri, J. Of Applied Chemistry 15 (1399) 241, In Persian.
[34] A. Ayati, B. Tanhaei, F.F. Bamoharram, A. Ahmadpour, P. Maydannik, M. Sillanpää, Sep. Pur. Technol. 171 (2016) 62.
[35] A. Ayati, A. Ahmadpour, F.F. Bamoharram, B. Tanhaei, M. Mänttäri, M. Lahtinen, M. Sillanpää, Sep. Pur. Technol. 133 (2014) 415.
[36] J.C. Cardoso, S. Stulp, J.F. de Brito, J.B.S. Flor, R.C.G. Frem, M.V.B. Zanoni, Appl. Catal. B: Environ. 225 (2018) 563.
[37] K. Aijo John, J. Naduvath, S.K. Remillard, S. Shaji, P.A. DeYoung, Z.T. Kellner, S. Mallick, M. Thankamoniamma, G.S. Okram, R.R. Philip, Chem. Phys. 523 (2019) 198.
[38] H. Song, Z. Sun, Y. Xu, Y. Han, J. Xu, J. Wu, T. Sun, H. Meng, X. Zhang, Sep. Pur. Technol. 228 (2019) 115764.
[39] S. Radoor, J. Karayil, A. Jayakumar, J. Parameswaranpillai, S. Siengchin, Colloid Interface Sci. A 611 (2021) 125852.
[40] F.A. Beni, A. Gholami, M.N. Shahrak, A. Ayati, M. Sillanpää, Micropor. Mesopor. Mater. 303 (2020) 110275.
[41] X. Yang, Z. Wen, Z. Wud, X. Luo, Inorg. Chem. Front. 5 (2018) 687.
[42] Y. Chen, B. Zhai, Y. Liang, Y. Li, J. Li, J. Solid State Chem. 274 (2019) 32.
[43] W.Q. Chen, L.Y. Li, L.Li, W.H. Qiu, ،L.Tang, L. Xu, K.J. Xu, M.H. Wu, Eng. 5 (2019) 755.
[44] A. Galarneau, D. Mehlhorn, F. Guenneau, B. Coasne, F. Villemot, D. Minoux, C. Aquino, J.-P. Dath, Langmuir 34 (2018) 14134.
[45] R. Li, W. Li, C. Jin, Q. He, Y. Wang, J. Alloys Compd. 825 (2020) 154008.
[46] V. Etacheri, C. Di Valentin, J. Schneider, D. Bahnemann, S.C. Pillai, J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 25 (2015) 1
[47] X. Kang, S. Liu, Z. Dai, Y. He, X. Song, Z. Tan, Catal. 9 (2019) 191.
[48] B. Ghasemi, B. Anvaripour, S. Jorfi, N. Jaafarzadeh, Int. J. Photoenergy 2016 (2016) 2782607.
[49] M. He, J. Yao, Q. Liu, K. Wang, F. Chen, H. Wang, Micropor. Mesopor. Mater. 184 (2014) 55.
شیمى کاربردى
دوره 17، شماره 62
فروردین 1401
صفحه 99-114

فایل ها

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار