فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: آلودگی منابع آبی به آنتی‌بیوتیک‌ها به دلیل اثرات مخرب زیست‌محیطی و سلامتی، به یکی از چالش‌های مهم تبدیل شده است. یکی از روش‌های موثر برای حذف این آلاینده‌های خطرناک، استفاده از فرآیندهای فتوکاتالیستی است. در این پژوهش، نانوکامپوزیتی نوین بر پایه کربن نیترید گرافیتی (g-C3N4) و نانوصفحات مکسین(MXene) برای تخریب فتوکاتالیستی آنتی‌بیوتیک سیپروفلوکساسین سنتز و ارزیابی شده است.مواد و روش‌ها: کربن نیترید گرافیتی با استفاده از پیش ماده ملامین طی پلیمریزاسیون حرارتی در دمای 550 درجه سانتی‌گراد در کوره لوله‌ای، و نانوصفحات مکسین طی اچینگ شیمیایی مکس فاز Ti3AlC2 با محلول اچانت HCL/LiF طی 48 ساعت سنتز شد. نانوکامپوزیت MXene/g-C3N4 طی یک روش خودآرایی ساده بر اساس جاذبه الکترواستاتیکی بین نانوصفحات کربن نیترید گرافیتی و درصد وزنی‌های مختلف از نانوصفحات مکسین (1/0، 3/0، 5/0، 7/0 و 9/0 درصد وزنی) سنتز شد. آنالیزهای دستگاهی XRD، BET، DRS و PL برای مشخصه‌یابی نانومواد سنتز شده انجام شد. نتایج و بحث: آنالیز XRD نانوکامپوزیت MXene/g-C3N4، وجود قله‌های شاخص در زوایای 13 و 27 درجه مربوط به کربن نیترید گرافیتی و قله‌های 9 و 62 درجه مربوط به نانوصفحات مکسین را نشان می‌دهد. این امر حاکی از حفظ ساختار اولیه‌ی هر دو نانوماده در کامپوزیت و موفقیت‌آمیز بودن فرایند سنتز نانوکامپوزیت است. نتایج آنالیز BET نشان داد نمونه کربن نیترید گرافیتی بالک دارای کمترین مساحت سطح به مقدار m2/g 6/3 در بین نمونه‌ها بود. مساحت سطح پایین در نمونه‌های بالک باعث عملکرد فتوکاتالیستی ناچیز در نمونه‌ها می‌شود. در اثر پروتوناسیون با اسید هیدروکلریک و همچنین تیمار اولتراسونیک، مساحت سطح نمونه بالک به m2/g 6/25 در نمونه g-C3N4 nanosheet افزایش پیدا کرد. همچنین مساحت سطح ویژه نانو صفحات مکسین و نانوکامپوزیت MXene/g-C3N4 با نسبت وزنی 7% نانوصفحات مکسین (CN/MX7) به ترتیب 2/20 و 3/18 متر مربع بر گرم اندازه گیری شد. آنالیز DRSنشان داد که انرژی باند گپ فتوکاتالیست ها ازeV 72/2 در نمونه بالک به eV47/2 در نانوکامپوزیت CN/MX7 کاهش پیدا کرده است که موجب بهبود عملکرد جداسازی الکترون حفره‌ها و افزایش فعالیت فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت می‌شود. کاهش شدت طیف فوتولومینسانس فتوکاتالیست‌های سنتز شده در آنالیز PLکاهش نرخ بازترکیبی الکترون حفره ها را تایید می‌کند. نتایج آزمایشات حذف آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین نشان داد از بین همه نمونه‌ها، فتوکاتالیست سنتز شده با نرخ 7 درصد وزنی نانوصفحات مکسین (CN/MX7) دارای بالاترین درصد حذف به میزان 02/94 درصد، در غلظت 10 میلی‌گرم بر لیتر محلول آنتی‌بیوتیک، دوز g/L 1 فتوکاتالیست،pH برابر 5 و در مدت زمان 120 دقیقه تحت نور مرئی LED 50 وات بود. مطالعات سنتیکی نشان داد، فرایند حذف فتوکاتالیستی آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین توسط فتوکاتالیست CN/MX7 از مدل سنتیکی شبه مرتبه اول پیروی می‌کند. همچنین آزمایش قابلیت بازیافت و پایداری نشان داد‌ که فتوکاتالیست CN/MX7 پس از 5 چرخه حذف آنتی بیوتیک و احیاء فتوکاتالیست، تنها 4 درصد از توانایی تخریب فتوکاتالیستی خود را از دست می دهد. نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که نانوکامپوزیتCN/MX7، با تلفیق خواص منحصر به فرد نانوصفحات کربن نیترید گرافیتی و مکسین، به عنوان یک سیستم فتوکاتالیستی کارآمد عمل می‌کند. این نانوکامپوزیت قادر است به طور موثر آنتی‌بیوتیک‌ سیپروفلوکساسین را از محلول‌های آبی حذف کند و این امر، این نانوکامپوزیت را به عنوان یک گزینه مناسب برای تصفیه آب‌های آلوده به ترکیبات داروئی معرفی می‌کند.