رسوب‌دهی نوری (Photo-deposition) نقره بر روی نانولوله‌های اکسید روی تشکیل شده بر سطح ورق روی و مطالعه خواص نوری و فتوکاتالیستی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه پلی تکنیک میلان، میلان، ایتالیا

2 کارشناس ارشد، پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

amnc.2022.10.39.1

چکیده

امروزه معضلات محیط زیستی از جمله پسماند حاوی رنگزای‌های آلی بجای مانده از کارخانجات صنعتی به صورت چالشی جدی در آمده است. این امر منجر به آن شده تا تحقیقات گسترده‌ای در زمینه‌ی تصفیه‌ی پسآب‌های صنعتی صورت گیرد. از همین روی در این مطالعه سعی بر آن شد تا با قرار دادن ذرات نقره بر روی ذرات ZnO با ریز ساختار‌های میله‌ای شکل، ذراتی با خاصیت فتوکاتالیستی مناسب معرفی گردد. در این تحقیق، در ابتدا ذرات ZnO بر روی فویلی از جنس فلز روی ساخته شدند و در نهایت با قرار دادن ذرات نقره بر روی آن‌ها با استفاده از روش photo-deposition ، ریزساختار، ساختار و همچنین خواص اپتیکی آن‌ها با استفاده از آزمون‌های پراش پرتوی ایکس، میکروسکپوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و همچنین آزمون اسپکتروفتومتری بررسی گردید. نتایج آزمون‌های XRD و SEM نشان داد که ذرات دارای ساختار کریستالی بوده و همچنین دارای ریزساختار میله‌ای شکل هستند. همچنین جهت سنجش میزان عملکرد فتوکاتالیستی ذرات ساخته شده، از آن‌ها جهت تخریب رنگزای متیلن بلو استفاده گردید. نتایج تخریب رنگزا تایید کننده‌ آن بود که قرار گیری ذرات نفره بر روری ذرات ZnO نتنها منجر به کاهشی چشمگیر در میزان شکاف انرژی ذرات فتوکاتالیست گردید بلکه میزان عملکرد فتوکاتالیستی ذرات به میزان قابل توجهی و تا 93% افزایش یافت درحالی که ذرات ZnO قادر بودند که رنگزای متیلن بلو را تا میزان 26% تخریب نماید.

کلیدواژه‌ها


 [1] M.M Momeni, “Fabrication of copper decorated tungsten
oxide–titanium oxide nanotubes by photochemical deposition
technique and their photocatalytic application under visible light.”
Applied Surface Science 357 (2015), 160-166.
[2] N.J.Peill, L. Bourne, and M.R. Hoffmann. “Iron (III)-doped Qsized TiO
2 coatings in a fiber-optic cable photochemical reactor.”
Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 108
(1997), 221-228.
[3] M.M. Momeniand, Y. Ghayeb. “Preparation of cobalt
coated TiO
2 and WO3–TiO2 nanotube films via photo-assisted
deposition with enhanced photocatalytic activity under visible light
illumination.” Ceramics International 42 (2016), 7014-7022.
[4] M.Jahurul, D.Amaranatha Reddy, R.Ma, Y. Kim, T.K. Kim,
“Reduced-graphene-oxide-wrapped BiOI-AgI heterostructured
nanocomposite as a high-performance photocatalyst for dye
degradation under solar light irradiation”. Solid State Sciences.
61 (2016), 32-39.
[5] C.C.Wang, J.R.Li, X.L.Lv, Y.Q. Zhang, and G.Guo,
“Photocatalytic organic pollutants degradation in metal–organic
frameworks”. Energy & Environmental Science. 7 (2014), 2831-
2867.
[6] B.Merzouk, B. Gourich, K.madani, Ch.vial, A.Sekki,
“Removal of a disperse red dye from synthetic wastewater by
chemical coagulation and continuous electrocoagulation. A
comparative study”. Desalination. 272 (2011), 246-253.
[7] R. Salimi, A.A. Sabbagh Alvani, N. Naseri, S. F. Du, and
Dirk Poelman. “Visible-enhanced photocatalytic performance of
CuWO
4/WO3 hetero-structures: incorporation of plasmonic Ag
nanostructures.” New Journal of Chemistry 42, (2018), 11109-
11116.
[8] H. Sameie, , A.A. Sabbagh Alvani, N. Naseri, F. Rosei, G.
Mul, and B. T. Mei. “Photocatalytic activity of ZnV2O
6/reduced
graphene oxide nanocomposite: from theory to experiment.”
Journal of The Electrochemical Society 165 (2018), H353.
 
 [9] C.Yan, and D.Xue. “Solution growth of nano-to microscopic
ZnO on Zn.” Journal of crystal growth 310(2008), 1836-1840.
[10] J.H.Yang, J. H. Zheng, H. J. Zhai, L. L. Yang, J. H. Lang,
and M. Gao. “Growth mechanism and optical properties of ZnO
nanosheets by the hydrothermal method on Si substrates.” Journal
of alloys and compounds 481(2009), 628-631.
[11] J.C.Sin, S.Mun. Lam, K. Teong Lee, and A. R.
Mohamed. “Photocatalytic performance of novel samarium-doped
spherical-like ZnO hierarchical nanostructures under visible light
irradiation for 2, 4-dichlorophenol degradation.” Journal of colloid
and interface science 401 (2013), 40-49.
[12] B.Pare, S. B. Jonnalagadda, H. Tomar, P. Singh, and V. W.
Bhagwat. “ZnO assisted photocatalytic degradation of acridine
orange in aqueous solution using visible irradiation.” Desalination
232 (2008), 80-90.
[13] D.Zhang, and F. Zeng. “Synthesis of an Ag–ZnO
nanocomposite catalyst for visible light-assisted degradation
of a textile dye in aqueous solution.” Research on Chemical
Intermediates 36 (2010), 1055-1063.
[14] S.Y. Sawant,,J.Y. Kim, T. H. Han, S.A. Ansari, and M.H. Cho.
“Electrochemically active biofilm-assisted biogenic synthesis of an
Ag-decorated ZnO@ C core–shell ternary plasmonic photocatalyst
with enhanced visible-photocatalytic activity.” New Journal of
Chemistry 42(2018), 1995-2005.
[15] H.Liu, H. Liu, J. Yang, H. Zhai, X.Liu, and H. Jia. “Microwave-assisted one-pot synthesis of Ag decorated flower-like ZnO
composites photocatalysts for dye degradation and NO removal.”
Ceramics International 45 (2019), 20133-20140.
[16] G.R.Dillip, A.N.Banerjee, V. C. Anitha, S. W. Joo, B. K. Min,
S. Y. Sawant, and M. H. Cho. “Anchoring Mechanism of ZnO
Nanoparticles on Graphitic Carbon Nanofiber Surfaces through
a Modified Co‐Precipitation Method to Improve Interfacial
Contact and Photocatalytic Performance.” ChemPhysChem 16
(2015), 3214-3232.
[17] S.Y.Sawant and M.H.Cho. “Facile electrochemical
assisted synthesis of ZnO/graphene nanosheets with enhanced
photocatalytic activity.” RSC advances 5 (2015), 97788-97797.
[18] P. Fageria, S. Gangopadhyay, and S. Pande. “Synthesis of
ZnO/Au and ZnO/Ag nanoparticles and their photocatalytic
application using UV and visible light.” Rsc Advances 4(2014),
24962-24972.
[19] S.Cho, J.W. Jang, J. Kim, J. S. Lee, Wonyong Choi, and KunHong Lee. “Three-dimensional type II ZnO/ZnSe heterostructures
and their visible light photocatalytic activities.” Langmuir 27
(2011), 10243-10250.
[20] Zarezadeh, Somayeh, Aziz Habibi-Yangjeh, and Mitra
Mousavi. “BiOBr and AgBr co-modified ZnO photocatalyst:
a novel nanocomposite with pnn heterojunctions for highly
effective photocatalytic removal of organic contaminants.” Journal
of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry 379 (2019):
11-23.
[21] Vignesh, Shanmugam, et al. “Highly efficient visible light
photocatalytic and antibacterial performance of PVP capped Cd:
Ag: ZnO photocatalyst nanocomposites.” Applied Surface Science
479 (2019): 914-929.
[22] Hosny, N. Mohammed. “Synthesis, characterization and
optical band gap of NiO nanoparticles derived from anthranilic
acid precursors via a thermal decomposition route.” Polyhedron 30
(2011): 470-476.
[23], X. D. Zhou, X. H. Xiao, J. X. Xu, G. X. Cai, F. Ren, and
C. Z. Jiang. “Mechanism of the enhancement and quenching of
ZnO photoluminescence by ZnO-Ag coupling.” EPL (Europhysics
Letters) 93 (2011): 57009.
[24] S.Bikash, and B. K. Sarma. “Fabrication of Ag/ZnO heterostructure and the role of surface coverage of ZnO microrods by Ag
nanoparticles on the photophysical and photocatalytic properties
of the metal-semiconductor system.” Applied Surface Science 410
(2017): 557-565.
[25] Z.Han,, L. Ren, Z. Cui, C. Chen, H. Pan, and J. Chen. “Ag/
ZnO flower heterostructures as a visible-light driven photocatalyst via surface plasmon resonance.” Applied Catalysis B:
Environmental 126 (2012): 298-305.