سنتز، شاخصه‌یابی و بررسی خواص فیزیکی نانومیلههای ZnO/WO3 با استفاده از عوامل جوانه‌زا و بررسی فرایند فوتوکاتالیستی به‌وسیله طراحی آزمایش به روش تاگوچی

نویسندگان

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

2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مواد، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

doi
10.30501/jamt.2024.436338.1293
چکیده

در این پژوهش، نانومیله‌های اکسید روی با حضور جوانه‌زا و بدون جوانه‌زا توسط فرایند هیدروترمال بر روی زیرلایه رشد داده شدند. سپس نانوذرات WO3 بر روی نانومیله‌های ZnO پوشانده‌ شده بر روی زیرلایه با استفاده از روش پوشش‌دهی دورانی لایه‌نشانی شدند. برای شناسایی از آنالیزهای فازی، ریزساختاری و خواص فوتوکاتالیستی از روش‌های XRD، SEM،EDX ، DRS-UV استفاده شد. نتایج تحقیقات حاضر نشان داد که نه تنها ریخت‌شناسی نانوذرات و نانومیله‌های ZnO به‌همراه جوانه‌زا و بدون جوانه‌زا بر خواص فوتوکاتالیستی مؤثر هستند، بلکه میزان انرژی ناحیه ممنوعه حاصله در حضور WO3 بر روی نمونه هسته/پوسته  ZnO/WO3تأثیرگذار است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، نانومیله‌های ZnO در حضور جوانه‌زا‌ها دارای ریخت‌شناسی یکنواخت و مرتب‌تری از نانومیله‌های بدون جوانه‌زا هستند. همچنین، نانوکامپوزیت ZnO/WO3 با بهبود جداسازی و کاهش بازترکیب الکترو - حفره به افزایش راندمان فوتوتخریب رنگ توسط فوتوکاتالیست منجر شد. آزمایش‌ها، بر اساس طرح تاگوچی، طراحی، آنالیز و بررسی شد. تعداد آزمایش‌ها با استفاده از روش تاگوچی تعیین و ارتباط متغیرهای pH، زمان، غلظت اولیه متیلن‌گرین و سرعت اختلاط به‌منظور حذف متیلن‌گرین به‌ وسیلهٔ فرایند فوتوکاتالیستی توسط نانوذره، نانومیله ZnO و کاتالیست ZnO/WO3 با انجام آنالیز ANOVA بررسی شد. نتایج نشان داد غلظت اولیهٔ محلول متیلن‌گرین و pH بیشترین تأثیر را در فرایند فوتوکاتالیستی داشته‌اند و همچنین فرایند فوتوکاتالستی به‌وسیله جوانه‌زا و نانومیله ZnO درصد حذف 20/70 درصد است، ولی به‌وسیله ZnO/WO3 به 30/82 درصد رسیده است.