ساخت نانوکامپوزیت TiO2/CoFe2O4 برای تصفیه‌ی آب و حذف رنگ آلی متیل اورانژ

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

doi
10.30501/jamt.2025.510098.1322
چکیده

آب‌های آلوده و بحران‌های محیط زیستی مربوط به آن یکی از معضلات بزرگ جوامع در سال‌های اخیر است و درنتیجه به سیستم‌های تصفیه‌ی جدید یکی از زمینه‌های تحقیقاتی پیشرو در بین محققان نیاز است. فوتوکاتالیست‌ها و فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) به‌عنوان تکنیک‌های مؤثر در تصفیه‌ی آب و حذف آلاینده‌ها شناخته می‌شوند. این روش‌ها به‌ویژه در کاهش آلاینده‌های آلی و معدنی در پس‌آب‌ها کاربرد دارند. توسعه‌ی فناوری‌های جدید و نانوساختارها می‌تواند به افزایش کارایی این فرایندها کمک کند و آن‌ها را برای استفاده‌ی گسترده‌تر در تصفیه‌ی آب مناسب‌تر سازد. در تحقیق حاضر، نانوکامپوزیت TiO2/ CoFe2O4 با استفاده از روش سل-ژل ساخته شد. پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی انعکاسی ماوراءبنفش-مرئی (UV-vis DRS) برای شناسایی کامپوزیت تولیدی استفاده شدند. فعالیت فوتوکاتالیستی کامپوزیت تولیدی با استفاده از تخریب رنگ آلی متیل اورانژ مطالعه شد. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس نشان داد که تیتانیا در فاز آناتاز و فریت کبالت با ساختار اسپینل مکعبی تشکیل شده است. اندازه‌ی متوسط دانه‌ها حدود ۱۰۰ نانومتر بود. محصولات تولیدی بدون استفاده از اکسیدان‌ها عملکرد تخریب مناسبی را نشان دادند. تخریب فوتوکاتالیستی نمونه‌ی تیتانیا پس از کامپوزیتی شدن افزایش یافت. شکاف انرژی پس از کامپوزیت شدن از ۲/۳ الکترون ولت به ۹۱/۲ الکترون ولت کاهش یافت. ثابت سرعت سینتیک به‌دست‌آمده در تخریب متیل اورانژ برای نمونه‌ی تیتانیای خالص و نمونه‌ی کامپوزیتی به‌ترتیب برابر ۰۰۸۲/۰ و ۰۱۴۳/۰ به دست آمد. آزمایش‌های اسکونجرگذاری برای بررسی سازوکار تخریب فوتوکاتالیستی انجام شد که نشان داد رادیکال‌های سوپراکسید و هیدروکسیل به‌ترتیب فعال‌ترین گونه‌ها در فرایند تخریب فوتوکاتالیستی هستند.