تهیه و بررسی رفتار فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت های zno-ag و اکسیدهای فلزی-zno

فعالیت فتوکاتالیستی zno توسط تکنیک های متنوعی مانند دوپ کردن با غیرفلزات، افزودن فلزات واسطه و کامپوزیت کردن با نیمه هادی ها بهبود می یابد. کامپوزیت کردن اکسیدهای نیمه هادی متفاوت، می تواند شکاف نواری را کاهش و دامنه ی جذب در ناحیه ی نور مرئی را گسترش دهد و منجر به جداسازی بیشتر جفت الکترون-حفره و رسیدن به فعالیت فتوکاتالیستی بالا شود. در این پژوهش، در ابتدا نانوساختارهای zno با غلظت های متفاوت سدیم هیدروکسید، جهت تعیین غلظت بهینه ی آن، به روش هیدروترمال تهیه شد و سپس نانوکامپوزیت های zno-cuo، zno-nio، zno-cdo و zno-ag با نسبت های مولی متفاوت از نمک های (cu/zn)، (ni/zn)، (cd/zn) و (ag/zn) تهیه شدند. برای بررسی فعالیت فتوکاتالیستی نانوساختارهای تهیه شده، تخریب رودامین b به عنوان مدلی از یک آلاینده در برابر نور مرئی و فرابنفش مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش نانوساختارهای zno به روش هیدروترمال تهیه شد. اندازه کریستال-های به دست آمده با استفاده از رابطه ی شرر تقریبا nm6/26 تخمین زده شد. سپس با استفاده از روش هیدروترمال و با درنظر گرفتن تمامی شرایط ایجاد شده برای تهیه نانوساختارهای zno خالص، نانوکامپوزیت های zno-cuo، zno-nio، zno-cdo و zno-ag تهیه شدند. اندازه ی کریستالی نانوکامپوزیت های به دست آمده با استفاده از رابطه ی شرر برای zno nm8/32 و برای cuo برابر با nm3/35، nio برابر با nm8/30، cdo برابر با nm0/29 و ag برابر با nm5/28 تخمین زده شد. با استفاده از نتایج به دست آمده، نمونه های بهینه از نظر رفتار فتوکاتالیستی، بر اساس تخریب رودامین b در مقابل نور مرئی و فرابنفش، مشخص شد. در مرحله اول مقادیر مختلفی از غلظت سدیم هیدروکسید، جهت تهیه و تعیین بهترین نانوساختارهای zno، از نظر رفتار فتوکاتالیستی، به کار گرفته شد، که در نهایت غلظت m88/0 سدیم هیدروکسید به عنوان غلظت بهینه انتخاب شد. به طوری که توانست پس از مدت زمان 50 دقیقه، در نور فرابنفش 62/96 درصد، وپس از مدت زمان 180 دقیقه، در نور مرئی،13/71 درصد از آلاینده رودامینb را تخریب کند. در مرحله دوم نانوکامپوزیت های zno-cuo با نسبت های مولی متفاوت از (cu/zn)، جهت تعیین نسبت بهینه ی نانوکامپوزیت ها از نظر رفتار فتوکاتالیستی تهیه شد. نسبت بهینه تحت نور مرئی 40/0 و در حضور نور فرابنفش 30/0 تشخیص داده شد به طوریکه توانست در مدت زمان 180 دقیقه، 78/97 درصد و در مدت زمان 50 دقیقه، 50/98 درصد از آلاینده رودامینb را به ترتیب تحت نور مرئی و فرابنفش، تخریب کند. در مرحله سوم نانوکامپوزیت های zno-nio، با نسبت های مولی متفاوت از (ni/zn)، برای تعیین نسبت بهینه ی نانوکامپوزیت ها از نظر رفتار فتوکاتالیستی تهیه شد. نسبت بهینه در حضور نور مرئی، 20/0 تشخیص داده شد به طوریکه در مدت زمان 180 دقیقه، 27/96 درصد از آلاینده رودامینb را تخریب کرد و در حضور نور فرابنفش نسبت های 10/0و 20/0 عملکردی تقریبا برابر با نانوساختارهای zno داشتند در مرحله چهارم، نانوکامپوزیت های zno-cdo با نسبت های مولی متفاوت از (cd/zn)، جهت تعیین نسبت بهینه ی نانوکامپوزیت ها از نظر رفتار فتوکاتالیستی تهیه شد. نسبت بهینه در حضور نور مرئی، 60/0 تشخیص داده شد به طوریکه، در مدت زمان 180 دقیقه 02/86 درصد آلاینده ی رودامینb را توانست تخریب کند. و در حضور نور فرابنفش نتوانست نسبت به نانوساختارهای zno به خوبی عمل کند. در مرحله پنجم نانوکامپوزیت های zno-ag با نسبت های مولی متفاوت از (ag/zn)، برای تعیین نسبت بهینه ی نانوکامپوزیت ها از نظر رفتار فتوکاتالیستی تهیه شد. نسبت بهینه، در حضور نور مرئی و فرابنفش 30/0 تشخیص داده شد به طوریکه، در مدت زمان 180 دقیقه 18/84 درصد ، و بعد از مدت زمان 35 دقیقه، 64/97 درصد از آلاینده رودامینb را توانست به ترتیب در حضور نور مرئی و فرابنفش تخریب کند. به طور کلی در میان نانوکامپوزیت های سنتزی، نانوکامپوزیت های zno-cuo دارای بهترین فعالیت فتوکاتالیستی در برابر نور مرئی می باشد. به دلیل موقعیت لبه ی نوار های مس اکسید در برابر روی اکسید و ظرفیت بالای پاسخگویی نانوکامپوزیت ها به نور مرئی، نانوکامپوزیت های مورد نظر توانایی بالاتری در جذب و انتقال الکترون به دست می اورند به طوریکه از بازترکیبی جفت الکترون-حفره جلوگیری می کنند و عملکرد فتوکاتالیستی را افزایش می دهند. نانوساختار های به دست آمده توسط تکنیک های sem، xrd، ft-ir و edx مورد بررسی قرار گرفتند. از بررسی آن ها مشخص شد که نانوساختار های حاصل در این پژوهش دارای کریستالیته بالا، چسبندگی کم و خلوص بالا می باشند.