نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

2 پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، البرز، کرج

3 دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، فوتوکاتالیست نانوکامپوزیتی g-C3N4/MIL-88B(Fe) با موفقیت به روش حلال گرمایی سنتز شد. مورفولوژی، ساختار کریستالی، گروه‌های عاملی شیمیایی و خواص نوری نانوکامپوزیت به‌دست‌آمده به ترتیب با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و طیف‌‌های بازتابی پراکنده فرابنفش-مرئی (DRS) بررسی شد. با توجه به تصاویر SEM و TEM، نانوساختارهای دوکی شکل MIL-88B(Fe) به ترتیب با طول و عرض متوسط 2 و 1 میکرومتر سنتز شدند. علاوه بر این، نانوذرات g-C3N4 با قطر متوسط 30 نانومتر بر روی سطح MIL-88B (Fe) مشاهده شد. بر اساس نتایج XRD، وجود هر دو نانوساختار g-C3N4 و MIL-88B(Fe) در کامپوزیت تهیه شده تایید شد. همچنین، حضور گروه‌های عاملی MIL-88B(Fe) و g-C3N4 توسط FTIR تعیین شد. بر اساس آنالیز DRS و نمودار Tauc، مقدار گاف انرژی کامپوزیت تهیه شده 1/2 الکترون‌ولت اندازه گیری شد که نشان می‌دهد کامپوزیت تهیه شده توانایی جذب نور در ناحیه مرئی را دارد. تخریب آلاینده آلی آبی متیلن (MB)، در سیستم g-C3N4/MIL-88B(Fe)+ Light+H2O2 برای ارزیابی فعالیت فوتوفنتون کامپوزیت تهیه ‌شده، در مقایسه با سیستم‌های Light و Light+H2O2 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور کامپوزیت g-C3N4/MIL-88B(Fe) میزان تخریب آلاینده MB تحت فرآیند فوتوفنتون را به ترتیب 8/1 و 2/8 برابر بیشتر از سیستم‌های مذکور افزایش داد. بنابراین، راندمان حذف MB در عرض 20 دقیقه پس از روشنایی به 100٪ رسید، برتری سیستم g-C3N4/MIL-88B(Fe) + Light + H2O2 را می‌توان به تاخیر در بازترکیب الکترون-حفره به دلیل وجود نانوساختارهای g-C3N4 و MIL-88B(Fe) به صورت ناهمگن نسبت داد، که منجر به افزایش کارایی واکنش فوتوفنتون شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Graphitic carbon nitride/MIL-88B(Fe) Nanocomposite for Methylene Blue Dye Removal from Aqueous Solution by UV-Visible Light Active Photo-Fenton Reaction

نویسندگان [English]

  • Sediqa Alijani 1
  • Amene Naseri 2
  • Amir Hossein Hamidian 3

1 College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

2 Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Alborz, Karaj

3 College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

چکیده [English]

In the present research, g-C3N4/MIL-88B(Fe) nanocomposite photocatalyst was successfully synthesized by the solvothermal method. The morphology, crystal structure, chemical functionalities, and optical properties of the obtained nanocomposite were investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), respectively. According to the SEM and TEM images, spindle-shaped MIL- 88B(Fe) nanostructures were synthesized with an average length and width of 2 and 1 μm, respectively. Furthermore, g-C3N4 nanoparticles with an average diameter of 30 nm were observed on the surface of the MIL-88B(Fe). Based on the XRD results, the presence of both g-C3N4 and MIL-88B(Fe) nanostructures in the prepared composite was confirmed. Also, the presence of functional groups of the MIL-88B(Fe) and g-C3N4 was determined by FTIR. Based on DRS analysis and Tauc's plot, the band gap energy of the prepared composite was measured as 2.1 eV, which indicated that the prepared composite could absorb light in the visible region. The degradation of organic pollutant methylene blue (MB) in the g-C3N4/MIL- 88B(Fe)+light+H2O2 system was investigated to evaluate the photo-Fenton activity of the prepared composite in comparison with light and light+H2O2 systems. The results showed that the presence of g-C3N4/MIL-88B(Fe) composite increased the degradation rate of MB pollutant under the photo-Fenton process by 8.1 and 2.8 times higher than the mentioned systems, respectively. Thus, MB removal efficiency reached 100% within 20 min of illumination. The superiority of the g- C3N4/MIL-88B(Fe)+light+H2O2 system can be attributed to the retardation of electron-hole recombination due to the presence of two nanostructures of g-C3N4 and MIL-88B(Fe) in heterojunction, which has led to an increase in the efficiency of the photo-Fenton reaction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Environmental Remediation
  • g-C3N4 Nanosheets
  • MIL-88B(Fe)
  • Photo-Fenton Catalyst
  • Visible-light

تحت نظارت وف ایرانی