سنتز چارچوب فلزی-آلی بر پایه فلز تیتانیم و بررسی فعالیت آن در حذف کاتالیزوری نوری ماده رنگزای راکتیو آبی 19 از محلول آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

در این کار پژوهشی، چارچوب فلزی-آلی بر پایه تیتانیم (MIL-125) با استفاده از تیتانیم ایزوپروپوکساید به‌عنوان پیش‌ماده توسط روش هیدروترمال سنتز شد. ویژگی‌های ساختاری MOF سنتز شده توسط پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی عبور-پخش بررسی شد. سپس فعالیت کاتالیزوری نوری آن تحت تابش پرتو UV در تخریب نوری ماده رنگزای راکتیو آبی 19 به ‌عنوان آلاینده، مورد مطالعه قرار گرفت. بازده تخریب بیش از 90 درصد ماده رنگزا موید فعال بودن MIL-125 سنتزشده از لحاظ کاتالیزوری نوری بود. همچنین سینتیک واکنش‌های کاتالیزوری نوری MIL-125 مطالعه شد و مشخص گردید که این واکنش‌ها از سینتیک درجه اول تبعیت می‌کنند. در پایان مدل‌ تجربی سینتیکی برای پیش‌بینی ثابت‌های سرعت واکنش‌های مربوط به حذف کاتالیزور نوری ارایه شده و نتایج نشان داد که مقادیر حاصل از مدل ارائه شده با تقریب خوبی با داده‌های تجربی هماهنگی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesize of Metal Organic Frameworks Based on the Titanium and Investigations of Its Activity in Photocatalytic Removal of Reactive Blue 19 Dye from Aqueous Solution

نویسندگان [English]

  • S. M. Seyedaahmadian
  • A.R. Amani-Ghadim
  • F. Bipir
Department of Chemistry, Faculty of Basic Science, Azarbaijan Shahid Madani University,Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this study, a metal organic framework based on the Ti (MIL-125) was synthesized by the hydrothermal method and characterized using XRD, SEM and DRS. The photocatalytic activity of synthesized MIL-125 was evaluated in photocatalytic degradation of Reactive blue 19 as an organic pollutant. The degradation efficiency was more than 90% confirming photocatalytic activity of synthesized MIL-125. The kinetics of photocatalytic reactions of MIL-125 were also studied. The results of experiments showed pseudo first-order kinetics for photocatalytic process by MIL-125. Based on the first-order kinetics, the empirical kinetic model was developed to predict the rate constant and degradation efficiency. There is a good agreement between the calculated apparent rate constants and experimental ones. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal Organic Framework
  • Photocatalytic activity
  • Titanium
  • Reactive Blue 19
  • Contaminated water
S. Boskovic, A. J. Hill, T. W. Turney, G. W. Stevens, M. L. Gee, A. J. O’Connor, Micropore characterization of mesocellular foam and hybrid organic functional mesocellular foam materials. J. Phys. Chem. C. 113 (2009), 21283-21292.
S. Kitagawa, R. Matsuda, Chemistry of coordination space of porous coordination polymers. Coord. Chem. Rev. 251(2007), 2490-2509.
M. Rosseinsky, Recent developments in metal–organic framework chemistry: design, discovery, permanent porosity and flexibility. MicroporousMesoporous Mater. 1(2004), 15-30.
A. Majedi, F. Davar, A. Abbasi, Metal-organic framework materials as nano photocatalyst. Int. J. Nano Dimension. 7(2016), 1-14.
A. L. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates Jr, Photocatalysis on TiO2 surfaces: principles, mechanisms, and selected results Chem. Rev. 95(1995), 735-758.
T. Tachikawa, J. R. Choi, M. Fujitsuka, T. Majima, Photoinduced charge-transfer processes on MOF-5 nanoparticles: elucidating differences between metal-organic frameworks and semiconductor metal oxides. J. Phys. Chem. C. 112(2008) 14090-14101.
M. Nasalevich, M. Van der Veen, F. Kapteijn, J. Gascon, Metal–organic frameworks as heterogeneous photocatalysts: advantages and challenges. Cryst. Eng. Comm. 16(2014), 4919-4926.
K. G. Laurier, F. Vermoortele, R. Ameloot, D. E. De Vos, J. Hofkens, M. B. Roeffaers, Iron (III)-based metal–organic frameworks as visible light photocatalysts. J. American Chem. Soc. 135(2013), 14488-14491.
A. Gottlieb, C. Shaw, A. Smith, A. Wheatley, S. Forsythe, The toxicity of textile reactive azo dyes after hydrolysis and decolourisation. J. Biotechnol. 101 (2003), 49-56.
P. Gregory, 2007, Toxicology of textile dyes. In: R. M. Christie (ed.). Environmental aspects of textile dyeing. CRC Press, (2007) 44-74.
S. R. Zhu, P. F. Liu, M. K. Wu, W. N. Zhao, G. C. Li, K. Tao, F. Y. Yi, L. Han, Enhancedphotocatalytic performance of BiOBr/NH2-MIL-125(Ti) composite for dyedegradation under visible light. Dalton Trans. 45 (2016), 17521–17529.
Shen Hu, a Min Liu, a Keyan Li, a Chunshan Song, ab Guoliang Zhangc, Xinwen Guo, Surfactant-assisted synthesis of hierarchical NH2-MIL-125 for the removal of organic dyes, RSC Adv. 7 (2017), 581-590.
M. Oveisi, M. Alina Asli, N. M. Mahmoodi, MIL-Ti metal-organic frameworks (MOFs) nanomaterials as superioradsorbents: Synthesis and ultrasound-aided dye adsorption from multicomponent wastewater systems. J. Hazard. Mater. 347 (2018), 123–140.
C. Wang, K.E. DeKrafft, W. Lin, Pt nanoparticles@ photoactive metal–organic frameworks: efficient hydrogen evolution via synergistic photoexcitation and electron injection. J. American Chem. Soc. 134 (2012), 7211-7214.
E. Ghazalian, N. Ghasemi, A.R. Amani-Ghadim, Effect of gadollunium doping on visible light photocatalyticperformance of Ag3PO4: Evaluation of activity in degradation of ananthraquinone dye and mechanism study. J. Mol. Catal. A: Chem. 426 (2017), 257–270.
Ghazalian, N. Ghasemi, A. R. Amani-Ghadim, Enhanced visible light photocatalytic performance of Ag3PO4 through doping by different trivalent Lanthanide cations. Mater. Res. Bull. 88 (2017), 23–32.
M. A. Nasalevich, R. Becker, E. V. Ramos-Fernandez, S. Castellanos, S. L. Veber, M. V. Fedin, F. Kapteijn, J. N. H. Reek, J. I. van der Vlugt, J. Gascon, Co@NH2-MIL-125(Ti): cobaloxime-derived metal–organic framework-based composite for light driven H2 production. Energy Environ. Sci. 8 (2015), 364-375.
M. A. Nasalevich, M. G. Goesten, T. J. Savenije, F. Kapteijn, J. Gascon, Enhancing optical absorption of metal–organic frameworks for improved visible light photocatalysis. Chem. Commun. 49 (2013), 10575-10577.
N. A. Rodríguez, A. Savateev, M. A. Grela, D. Dontsova, Facile synthesis of potassium poly(heptazine imide) (phik)/ti-based metal−organic framework (MIL-125-NH2) composites for photocatalytic applications. ACS Appl. Mater. Interfaces. 9(2017), 22941−22949.
H. Ali, M. Abou-Mesalam, M. El-Shorbagy, Structure and optical properties of chemically synthesized titanium oxide deposited by evaporation technique. J. Phys. Chem. Solids. 71 (2010), 51-55.
K.H. Reddy, S. Martha, K. Parida, Fabrication of novel p-BiOI/n-ZnTiO3 heterojunction for degradation of rhodamine 6G under visible light irradiation. Inorg. chem. 52 (2013), 6390-6401.