شیمى کاربردى روز

شیمى کاربردى روز

سنتز و بررسی فعالیت فوتوکاتالیستی CdS/ZSM-5 برای حذف بخارات زایلن از هوا

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان،زنجان، ایران
2 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
چکیده
در این کار پژوهشی CdS وCdS/ZSM-5 با روش هیدروترمال سنتز شده و فعالیت فوتوکاتالیستی آن‌ها برای حذف بخارات زایلن از هوا در دو حالت پودری و تثبیت شده بر روی بستر شیشه ای بررسی شد. کادمیم‌سولفید در حالت تثبیت شده نسبت به حالت پودری درصد بیشتری از بخارات زایلن را از هوا حذف کرد .همچنین با بارگذاری کادمیم سولفید بر روی زئولیت ZSM-5 فعالیت فوتوکاتالیستی افزایش یافته و فوتوکاتالیست CdS/ZSM-5 توانست 75 درصد از آلاینده‌ی زایلن را حذف کند. برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی CdS وCdS/ZSM-5 از آنالیزهای پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی مرئی_فرابنفش بازتاب انتشاری استفاده گردید. با توجه به نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس، ساختار کادمیم‌سولفید سنتز شده به صورت هگزاگونال بوده و مطابق با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، کادمیم سولفید بصورت کروی شکل سنتز شده است. طیف‌ سنجی مرئی_فرابنفش بازتاب انتشاری نیز شکاف انرژی CdS وCdS/ZSM-5 را به ترتیب 85/1 و 24/2 الکترون ولت نشان داد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis and investigation of CdS/ZSM-5 photocatalytic activity for removal of xylene vapors from air

نویسندگان English

Parvaneh Nakhostin Panahi 1
Fatemeh Norouzi 2
1 Department of Chemistry, Faculty of Science, Zanjan University, Zanjan, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Science, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده English

In this research work, CdS and CdS/ZSM-5 were synthesized by hydrothermal method and their photocatalytic activity was investigated for removing xylene vapors from air in two states: powdered and immobilized on a glass substrate. The CdS in the immobilized state removed a higher percentage of xylene than in the powdered state. Also, by loading CdS onto ZSM-5 zeolite, the photocatalytic activity increased and the CdS/ZSM-5 photocatalyst can decompose 75% of the xylene pollutant. Analysis of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and UV-visible diffuse reflectance spectroscopy were used to investigate the physical and chemical properties of CdS and CdS/ZSM-5. According to the results of X-ray diffraction analysis, the structure of synthesized cadmium sulfide was hexagonal, and according to the scanning electron microscope images, cadmium sulfide was synthesized in a spherical shape. The UV-visible diffused reflectance spectroscopy also showed that band gap of CdS and CdS/ZSM-5 is 1.85 and 2.24 ev, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Photocatalyst
Xylene
CdS
ZSM-5
[1] Gilch, H. G., & Wheelwright, W. L. (1966). Polymerization of αhalogenated pxylenes with base. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem, 4(6), 1337-1349.
[2] Savolainen, K. (1980). Combined effects of xylene and alcohol on the central nervous system. Acta Pharmacol. Toxicol, 46(5), 366-372.
[3] Bakand, S., Winder, C., Khalil, C., & Hayes, A. (2006). A novel in vitro exposure technique for toxicity testing of selected volatile organic compounds. J. Environ. Monit, 8(1), 100-105.
[4] Ma, T., Xu, J., Chen, K., Du, J., Li, W., & Huang, X. (1998). Red–green–blue light emission from hydrogenated amorphous silicon carbide films prepared by using organic compound xylene as carbon source. Appl. Phys. Lett, 72(1), 13-15.
[5] Daneshvar, N., Salari, D., & Khataee, A. R. (2003). Photocatalytic degradation of azo dye acid red 14 in water: investigation of the effect of operational parameters. J. Photochem. Photobiol. A, 157(1), 111-116.
[6] Khataee, A. R., Karimi, A., Soltani, R. D. C., Safarpour, M., Hanifehpour, Y., & Joo, S. W. (2014). Europium-doped ZnO as a visible light responsive nanocatalyst: Sonochemical synthesis, characterization and response surface modeling of photocatalytic process. Appl. Catal. A- GEN, 488, 160-170.
[7] Peng, T., Li, K., Zeng, P., Zhang, Q., & Zhang, X. (2012). Enhanced photocatalytic hydrogen production over graphene oxide–cadmium sulfide nanocomposite under visible light irradiation. J. Phys. Chem. C, 116(43), 22720-22726.
[8] Kuznicki, S. M., Lin, C. C. H., & Dambrowitz, K. A. (2012). Evolving applications of zeolite molecular sieves.
[9] Csicsery, S. M. (1986). Catalysis by shape selective zeolites-science and technology. Pure Appl. Chem, 58(6), 841-856.
[10] Weitkamp, J. (2000). Zeolites and catalysis. Solid state ion, 131(1-2), 175-188.
[11] VAUGHAN, D. W. (1988). The synthesis and manufacture of zeolites. Chem Eng Prog, 84(2), 25-31.
[12] Armstrong, G. (2015). An introduction to polymer nanocomposites. Eur J Phys, 36(6), 063001.
[13] Baerlocher, C., McCusker, L. B., & Olson, D. H. (2007). Atlas of zeolite framework types. Elsevier.
[14] Rangkooy, H. A., Jahani, F., & Siahi Ahangar, A. (2019). Effect of the Type of Ultraviolet on the Photocatalytic Removal of Xylene as a Pollutant in the Air Using TiO2 Nanoparticles Fixed on the activated carbon. J. Occup. Hyg. Eng, 5(4), 26-32.
[15] AttariKhasraghi, N., Zare, K., Mehrizad, A., Modirshahla, N., & Behnajady, M. A. (2021). Zeolite 4A supported CdS/g-C3N4 type-II heterojunction: a novel visible-light-active ternary nanocomposite for potential photocatalytic degradation of cefoperazone. J. Mol. Liq342, 117479.
[16] Khabbaz, S. H., Bagheri, A., & Mousavi-Kamazani, M. (2024). Synthesis, characterization, and application of MnFe2O4/FeVO4/modified zeolite nanocomposite as an effective photocatalyst for methylene blue degradation and benzothiophene desulfurization. Heliyon.
[17] Li, Y. D., Liao, H. W., Ding, Y., Qian, Y. T., Yang, L., & Zhou, G. E. (1998). Nonaqueous synthesis of CdS nanorod semiconductor. Chem. mater, 10(9), 2301-2303.
[18] Yang, F., Tian, X., Zhang, K., Zhang, X., & Liu, L. (2018). The morphology–property effect and synergetic catalytic effect of CdS as electrocatalysts for dye-sensitized solar cells. J Solid State Sci Technol, 7(6), P311.
[19] Yin, H., Wang, X., Wang, L., Nie, Q., Zhang, Y., Yuan, Q., & Wu, W. (2016). Ag/AgCl modified self-doped TiO2 hollow sphere with enhanced visible light photocatalytic activity. J. Alloys Compd., 657, 44-52.
[20] Yao, S., Li, J., & Shi, Z. (2010). Immobilization of TiO2 nanoparticles on activated carbon fiber and its photodegradation performance for organic pollutants. Particuology, 8(3), 272-278.