بررسی عملکرد فتوکاتالیستی کربن‌نیترید گرافیتی سنتزشده در اتمسفر گاز CO2 (مطالعۀ موردی: حذف رنگزای رودامین ‌بی از محلول آبی)

نویسندگان

1

2 دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

3

4 دانشگاه علوم پزشکی تبریز

doi
10.22034/ijche.2024.455511.1413
چکیده

در این تحقیق، یک روش ساده و ارزان برای ارتقای کیفیت کربن‌نیترید گرافیتی معرفی‌شده‌است. بدین‌ترتیب، کربن‌نیترید گرافیتی بااستفاده‌از پیش‌ساز ملامین تحت اتمسفر گاز CO 2 به‌عنوان یک اتمسفر گازی جدید سنتزشد. به‌منظور مقایسه، نمونه‌هایی تحت اتمسفرهای رایج، ازجمله N 2 و Air سنتزشدند. ویژگی‌های فتوکاتالیست‌های سنتزشده باکمک آنالیزهای XRD، SEM،FTIR ،DRS Vis-UV و  PLارزیابی‌شد. رنگ کاتیونی رودامین بی به‌عنوان رنگ هدف، برای تجزیه‌وتحلیل عملکرد فتوکاتالیستی نمونه‌های سنتزشده انتخاب‌شد. الگوی XRD سنتز موفقیت‌آمیز نمونه‌ها را با دو پیک شاخص (100) و (002) به‌ترتیب در زوایای 13/1و 27/4 درجه نشان‌داد. آنالیزهای FESEM و BET تخلخل بالاتری را برای نمونۀ G-CO 2 (56/87m 2 /g) درمقایسه‌با نمونه‌های G-N 2 (20/54m 2 /g) و G-Air (9/23m 2 /g) نشان‌داد. طی آنالیزDRS  لبۀ جذب و باند گپ برای نمونه‌های G-CO 2 ، G-N 2 و G-Air به‌ترتیب  503nm- 3/08eV، 510nm - 3/04eV و 525nm-eV 2/95eV حساب‌شد. آنالیز PL نشان‌داد که نمونۀ G-CO 2 از عملکرد بهتری در جداسازی حامل‌های بار و جلوگیری‌از بازترکیبی الکترون-حفره‌ها نسبت‌به سایر نمونه‌ها برخوردار است. نتایج آزمایش حذف رنگ، نشان‌داد که عملکرد فتوکاتالیستی نمونۀ G-CO 2 دو برابر بیشتر از نمونۀ G-N 2 و 8 برابر بیشتر از نمونۀ G-Air بود. آزمایش‌های مشخصه‌های تأثیرگذار بر حذف رنگ رودامین بی انجام‌شد. آزمایش پایداری و بازیافت‌شوندگی نشان‌داد که نمونۀ G-CO 2 بعداز 5 چرخۀ حذف رنگ و احیاء، توانایی حذف رنگ رودامین بی با غلظت 25ppm  را به‌میزان 98% دارا است. مطالعات سنتیک تخریب رنگ نشان‌داد که فرایند حذف فتوکاتالیستی رنگ RhB با فتوکاتالیست G-CO 2 از مدل سنتیکی شبه مرتبۀ اول پیروی‌می‌کند. یافته‌های این پژوهش نشان‌دهندۀ ظرفیت چشم‌گیر کربن‌نیترید گرافیتی سنتزشده‌با اتمسفر CO 2 درزمینۀ تجزیۀ آلاینده‌های آلی و تصفیۀ آب است.