تخریب فوتوکاتالیزوری ماده رنگزای ردامین 6 جی با نانوذرات کادمیم سولفید دوپه شده با ساماریم تحت نور مرئی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 گروه شیمی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، نانوذرات کادمیم سولفید دوپه شده با ساماریم با روش رسوب‌دهی شیمیایی با کمک امواج فراصوت تهیه شدند. نمونه سنتز شده با روش‌های پراش پرتو ایکس، طیف‌سنج مرئی- فرابنفش، طیف‌نگار نشری پلاسمای جفت شده القایی و میکروسکوپ الکترونی عبوری شناسائی شد. عملکرد فوتوکاتالیزوری کادمیم سولفید دوپه شده با ساماریم از طریق تخریب ماده رنگزای ردامین 6 جی تحت نور مرئی ارزیابی شد. تأثیر متغیرهای عملیاتی بر بازده تخریب با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ مدل‌سازی و بهینه‌سازی شد. تحت شرایط بهینه (غلظت اولیه ماده رنگزا برابر mg/l 4، مقدار کاتالیزور برابر g/l 0.6، pH برابر 8 و زمان تابش‌دهی 70 دقیقه) بیش از 85 % مولکول‌های ماده رنگزا تخریب شدند. نتایج حاصل از امکان استفاده مجدد از فوتوکاتالیزور نشان داد که پس از چهار مرتبه بازیابی، کارائی آن به مقدار اندکی کاهش یافته است. محصولات حاصل از تخریب فوتوکاتالیزوری ردامین 6 جی با روش کروماتوگرافی گازی-طیف‌نگار جرمی شناسایی شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Photocatalytic Degradation of Rhodamine 6G by Sm Doped-CdS Nanoparticles Under Visible Light

نویسندگان [English]

  • A. Mehrizad 1
  • P. Gharbani 2
1 Department of Chemistry, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Department of Chemistry, Ahar Unit, Islamic Azad University, Ahar, Iran
چکیده [English]

In this research, samarium doped cadmium sulfide (Sm-CdS) nanoparticles were prepared through an ultrasound-assisted co-precipitation method. The synthesized sample was characterized by XRD, UV-Vis, ICP-OES and TEM techniques. The photocatalytic performance of the Sm-CdS was evaluated through the degradation of Rhodamine 6G (Rh-6G) under visible light irradiation. The effect of operational parameters on the degradation efficiency was modeled and optimized using response surface methodology (RSM). Under the optimal conditions ([Dye]0= 4 mg/l, [Catalyst]0= 0.6 g/l, pH= 8 and t= 70 min), more than 85% of the dye molecules were degraded. The results of the reusability of the photocatalyst showed that a negligible change in the photocatalytic activity was occurred after four reuses. Byproducts resulting from the photocatalytic degradation of Rh-6G were identified using the GC-MS technique. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photocatalyst
  • Sm-doped CdS
  • Rhodamine 6G
  • Response surface methodology

مراجع

  1. M. F. Chaplin, Water: its importance to life. Biochem. Mol. Biol. Edu. 29 (2001), 54-59.
  2. E. Hu, S. Shang, , X. M. Tao, S. Jiang, K. L. Chiu, Regeneration and reuse of highly polluting textile dyeing effluents through catalytic ozonation with carbon aerogel catalysts. J. Clean Prod.  137 (2016), 1055–1065.
  3.  M. I. Litter, N. Quici, Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment. Recent Pat. Eng. 4 (2010) 217-241.
  4. P. Denyer, L. Shu, V. Jegatheesan, Evidence of changes in membrane pore characteristics due to filtration of dye bath liquors. Desalination. 204 (2007), 296-306.
  5. Y. Y. Lau, Y. S. Wong, T. T. Teng, N. Morad, M. Rafatullah, S.A. Ong, Coagulation-flocculation of azo dye Acid Orange 7 with green refined laterite soil. Chem. Eng. J. 246 (2014), 383-390.
  6. W. Liu, X. Jiang, X. Chen, Synthesis and utilization of a novel carbon nanotubes supported nanocables for the adsorption of dyes from aqueous solutions. J. Solid State Chem. 229 (2015), 342-349.
  7. N. M. Gupta, Factors affecting the efficiency of a water splitting photocatalyst: A perspective, Renew. Sust. Energ. Rev. 71 (2017), 585–601.
  8. F. A. Mir, I. Chattarjee, A. A. Dar, K. Asokan, G. Bhat, Preparation and characterizations of cadmium sulfide nanoparticles. Optik, 126 (2015), 1240-1244.
  9. A. Fujishima, K. Honda, Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature. 238 (1972), 37-38.
  10. X. Song, W. Yao, B. Zhang, Y. Wu, Application of Pt/CdS for the photocatalytic flue gas desulfurization, In. J. Photoenergy. 2012 (2012), 1-5.
  11. M. A. Bezerraa, R.E. Santelli , E. P. Oliveiraa, L. S. Villar, L. AL. Escaleira, Response surface methodology (RSM) as a tool for optimization in analytical chemistry. Talanta. 76 (2008) 965–977.
  12. P. Bakhtkhosh, A. Mehrizad, Sonochemical synthesis of Sm-doped ZnS nanoparticles for photocatalytic degradation of Direct Blue 14: experimental design by response surface methodology and development of a kinetics model. J. Mol. Liq. 240 (2017), 65–73.
  13. M. S. Dorraji, A. Amani-Ghadim, M. Rasoulifard, S. Taherkhani, H. Daneshvar, The role of carbon nanotube in zinc stannate photocatalytic performance improvement: experimental and kinetic evidences. Appl. Catal. B: Environ. 205 (2017), 559-568.
  14. H. R. Rajabi, M. Farsi, Effect of transition metal ion doping on the photocatalytic activity of ZnS quantum dots: synthesis, characterization, and application for dye decolorization.J. Mol. Catal. A 399 (2015), 53–61.
  15. J. C. Sin, S. M. Lam, K. T. Lee, A. R. Mohamed, Preparation and photocatalytic properties of visible light-driven samarium-doped ZnO nanorods. Ceram. Int. 39 (2013) 5833–5843.
  16. A. Mehrizad, P. Gharbani, Removal of methylene blue from aqueous solution using nano-TiO2/UV process: optimization by response surface methodology. Prog. ColorColorants Coat. 9 (2016), 135–143.
  17. A. Mehrizad, P. Gharbani, Synthesis of ZnS decorated carbon fibers nanocomposite and its application in photocatalytic removal of Rhodamine 6G from aqueous solutions. Prog. Color Colorants Coat. 10 (2017), 13–21.
  18. N. Ertugay, F. Nuran Acar, The degradation of Direct Blue 71 by sono, photo and sonophotocatalytic oxidation in the presence of ZnO nanocatalyst. Appl. Surf. Sci. 318 (2014), 121–126.
  19. J. C. Sin, S. M. Lam, K. T. Lee, A.R. Mohamed, Preparation and photocatalytic properties of visible light-driven samarium-doped ZnO nanorods. Ceram. Int. 39 (2013), 5833-5843.
  20. H. Eskandarloo, A. Badiei, M. A. Behnajady, G. M. Ziarani, Ultrasonic-assisted degradation of phenazopyridine with a combination of Sm-doped ZnO nanoparticles and inorganic oxidants. Ultrason. Sonochem. 28 (2016), 169-177.
  21. M. Faraz, F. K. Naqvi, M. Shakir, N., Khare, Synthesis of samarium-doped zinc oxide nanoparticles with improved photocatalytic performance and recyclability under visible light irradiation. New J. Chem. 42 (2018), 2295-2305.
علوم و فناوری رنگ
دوره 13، شماره 3
آذر 1398
صفحه 201-210

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار