مطالعه فعالیت فوتوکاتالیستی کامپوزیتBiSI/BiOI/CNT درتخریب رنگزای مالاشیت گرین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده علوم شیمی و نفت، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار، گروه شیمی و فیزیک، دانشکده علوم شیمی و نفت، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

amnc.2021.9.35.7

چکیده

در این پژوهش، برای اولین بار از یک روش ساده هیدروترمال برای سنتز BiSI/BiOI/CNT به منظور بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت BiSI/BiOI استفاده شد. به منظور مشخصه یابی نانوکامپوزیت تهیه شده از الگوی پراش اشعه X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی ((FE-SEM، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) ،طیف‌سنجی بازتابی (DRS)، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) ، جذب و واجذب نیتروژن (BET) و طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL) استفاده شد. میزان کربن نانوتیوب نشانده شده روی نانو کامپوزیت تاثیر چشمگیری در فعالیت فوتوکاتالسیتی BiSI/BiOI/CNT داشت. به همین دلیل در این مطالعه نمونه‌هایی با درصدهای متفاوت کربن نانوتیوب ساخته شد که بهترین فعالیت فوتوکاتالیستی در تخریب مالاشیت گرین به عنوان آلاینده، مربوط به نمونه نانوکامپوزیت با مقدار ٪2 وزنی کربن نانوتیوب بود. این فوتوکاتالیست نسبت به سایر نمونه‌های سنتز شده بهبود قابل ملاحظه‌ای نشان داد، به طوری‌که در مدت زمان 240 دقیقه 93% مالاشیت گرین را با ثابت سرعت 01/0 بر دقیقه تخریب نمود. از این رو انتظار می‌رود تا نانولوله‌های کربن علاوه بر افزایش سطح ویژه لایه فوتوکاتالیستی و جذب بیشتر نور برخوردی، با قابلیت به دام انداختن الکترون‌ها و انتقال دادن سریع آن‏ها، از نرخ بازترکیب الکترون وحفره به وجود آمده در فوتوکاتالیست بکاهند که این امر در نهایت منجر به افزایش عملکرد فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت‌ BiSI/BiOI/CNT در تخریب ماده رنگزای مالاشیت گرین شده است.

کلیدواژه‌ها


 [1] H. Anwer, A. Mahmood, J. Lee, K.-H. Kim, J.-
W. Park, A.C. Yip, Photocatalysts for degradation of
dyes in industrial effluents: opportunities and challenges, Nano Research, 12 (2019) 955-972.
[2] M. Tasviri, S. Bargozideh, Fabricating nano-sized
BiVO4/InVO4/g-C3N4 photocatalysts for efficient
degradation of Acid Blue 92 azo dye, Progress in Reaction Kinetics and Mechanism, 43 (2018) 112-120.
[3] X. Chen, S. Shen, L. Guo, S.S. Mao, Semiconductor-based photocatalytic hydrogen generation,
Chemical reviews, 110 (2010) 6503-6570.
[4] M.A. Zarepour, M. Tasviri, Facile fabrication of
Ag decorated TiO2 nanorices: Highly efficient visible-light-responsive photocatalyst in degradation of
contaminants, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 371 (2019) 166-172.
[5] Z.H. Jaffari, S.-M. Lam, J.-C. Sin, H. Zeng, A.R.
Mohamed, Magnetically recoverable Pd-loaded BiFeO3 microcomposite with enhanced visible light
photocatalytic performance for pollutant, bacterial
and fungal elimination, Separation and Purification
Technology, 236 (2020) 116195.
[6] R. Ji, C. Ma, W. Ma, Y. Liu, Z. Zhu, Y. Yan, Zscheme MoS 2/Bi 2 O 3 heterojunctions: enhanced
photocatalytic degradation performance and mechanistic insight, New Journal of Chemistry, 43 (2019)
11876-11886.
[7] S. Megala, S. Prabhu, S. Harish, M. Navaneethan,
S. Sohila, R. Ramesh, Enhanced photocatalytic dye
degradation activity of carbonate intercalated layered
Zn, ZnNi and ZnCu hydroxides, Applied Surface Science, 481 (2019) 385-393.
[8] I.N. Reddy, C.V. Reddy, J. Shim, B. Akkinepally,
M. Cho, K. Yoo, D. Kim, Excellent visible-light driven photocatalyst of (Al, Ni) co-doped ZnO structures
for organic dye degradation, Catalysis Today, 340
(2020) 277-285.
[9] S. Bargozideh, M. Tasviri, M. Kianifar, Construction of novel magnetic BiFeO3/MoS2 composite for
enhanced visible-light photocatalytic performance
towards purification of dye pollutants, International
Journal of Environmental Analytical Chemistry,
(2020) 1-15. [10] S. Bargozideh, M. Tasviri, S. Shekarabi, H.
Daneshgar, Magnetic BiFeO 3 decorated UiO-66
as ap–n heterojunction photocatalyst for simultaneous degradation of a binary mixture of anionic and
cationic dyes, New Journal of Chemistry, 44 (2020)
13083-13092.
[11] T. Chankhanittha, V. Somaudon, J. Watcharakitti, V. Piyavarakorn, S. Nanan, Performance of solvothermally grown Bi2MoO6 photocatalyst toward
degradation of organic azo dyes and fluoroquinolone
antibiotics, Materials Letters, 258 (2020) 126764.
[12] S. Bargozideh, M. Tasviri, Construction of a
novel BiSI/MoS 2 nanocomposite with enhanced
visible-light driven photocatalytic performance, New
Journal of Chemistry, 42 (2018) 18236-18241.
[13] X. Sun, J. Lu, J. Wu, D. Guan, Q. Liu, N. Yan,
Enhancing photocatalytic activity on gas-phase heavy
metal oxidation with self-assembled BiOI/BiOCl microflowers, Journal of colloid and interface science,
546 (2019) 32-42.
[14] M. Arumugam, M.Y. Choi, Recent progress on
bismuth oxyiodide (BiOI) photocatalyst for environmental remediation, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 81 (2020) 237-268.
[15] X. Sun, J. Lu, J. Wu, D. Guan, Q. Liu, N. Yan,
Enhancing photocatalytic activity on gas-phase heavy
metal oxidation with self-assembled BiOI/BiOCl microflowers, Journal of colloid and interface science,
546 (2019) 32-42.
[16] R. He, K. Cheng, Z. Wei, S. Zhang, D. Xu,
Room-temperature in situ fabrication and enhanced
photocatalytic activity of direct Z-scheme BiOI/gC3N4 photocatalyst, Applied Surface Science, 465
(2019) 964-972.
[17] M. Li, G. Zhang, C. Feng, H. Wu, H. Mei, Highly sensitive detection of chromium (VI) by photoelectrochemical sensor under visible light based on Bi
SPR-promoted BiPO4/BiOI heterojunction, Sensors
and Actuators B: Chemical, 305 (2020) 127449.
[18] A. Najafidoust, M. Haghighi, E.A. Asl, H. Bananifard, Sono-solvothermal design of nanostructured flowerlike BiOI photocatalyst over silica-aerogel with enhanced solar-light-driven property for
degradation of organic dyes, Separation and Purification Technology, 221 (2019) 101-113.
[19] Z. Liu, Q. Wang, D. Cao, Y. Wang, R. Jin, S.
Gao, Vertical grown BiOI nanosheets on TiO2 NTs/
Ti meshes toward enhanced photocatalytic performances, Journal of Alloys and Compounds, 820
(2020) 153109.
[20] N. Sharma, Z. Pap, S. Garg, K. Hernádi, Hydrothermal synthesis of BiOBr and BiOBr/CNT composites, their photocatalytic activity and the importance
of early Bi6O6 (OH) 3 (NO3) 3· 1.5 H2O formation,
Applied Surface Science, 495 (2019) 143536.
[21] M. Tahir, B. Tahir, M. Nawawi, M. Hussain, A.
Muhammad, Cu-NPs embedded 1D/2D CNTs/pCN
heterojunction composite towards enhanced and continuous photocatalytic CO2 reduction to fuels, Applied Surface Science, 485 (2019) 450-461.
[22] S.A. Karim, A. Mohamed, M. Abdel-Mottaleb,
T. Osman, A. Khattab, Visible light photocatalytic
activity of PAN-CNTs/ZnO-NH2 electrospun nanofibers, Journal of Alloys and Compounds, 772 (2019)
650-655.
[23] W.J. Fa, P.J. Li, Y.G. Zhang, L.L. Guo, J.F. Guo,
F.L. Yang, The competitive growth of BiOI and BiSI
in the solvothermal process, in: Advanced Materials
Research, Trans Tech Publ, 2011, pp. 1919-1922.
[24] G. Sun, S. Mao, D. Ma, Y. Zou, Y. Lv, Z. Li,
C. He, Y. Cheng, J.-W. Shi, One-step vulcanization
of Cd(OH)Cl nanorods to synthesize CdS/ZnS/PdS
nanotubes for highly efficient photocatalytic hydrogen evolution, Journal of Materials Chemistry A, 7
(2019) 15278-15287.
[25] X. Li, H. Lin, X. Chen, H. Niu, J. Liu, T. Zhang,
F. Qu, Dendritic α-Fe2O3/TiO2 nanocomposites with
improved visible light photocatalytic activity, Physical Chemistry Chemical Physics, 18 (2016) 9176-
9185.
[26] B. Weng, F. Xu, J. Xu, Hierarchical structures
constructed by BiOX (X = Cl, I) nanosheets on CNTs/
carbon composite fibers for improved photocatalytic
degradation of methyl orange, Journal of Nanoparticle Research, 16 (2014) 2766.