بررسی تخریب سونوکاتالیزوری مواد رنگزای آلی در حضور نانو ساختارهای اکسید روی دوپه شده با لانتانیدها

در پروژه ی حاضر از روش سونوشیمیایی جهت سنتز نانوذرات zno خالص و zno دوپه شده با لانتانیدهای نئودایمیم (nd)، اربیم (er)، هولمیم (ho) و ساماریم (sm) بهره گرفته شد. نانوذرات سنتز شده با آنالیز های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، پراش اشعه ایکس (xrd) و اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) بررسی گردید. با توجه به تصاویر sem، نانوذرات zno دوپه شده در مقایسه با نانوذرات zno خالص سنتز شده مورفولوژی یکنواخت تری را نشان می دهد. میانگین اندازه نانوذرات zno دوپه شده با لانتانیدها 60-40 نانومتر به دست آمد. از مقایسه ی طیف xrd zno دوپه شده با لانتانیدها با طیف xrd zno خالص هیچ پیک جدیدی مربوط به اکسید لانتانیدها یا دیگر ناخالصی ها مشاهده نگردید. این نتایج جایگزینی موفقیت آمیز یون های لانتانید بجای zn2+ در ساختار کریستالی zno را نشان می دهد. آنالیز xps نیز نتایج حاصل از آنالیز xrd را تایید می کند. در ادامه کار از نانوذرات zno دوپه شده با لانتانیدها جهت رنگزدایی مواد رنگزای راکتیو اورانژ 29 و آبی اسیدی 92 بهره گرفته شد. تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت اولیه ی ماده ی رنگزا، غلظت کاتالیزور، درصد بهینه دوپانت و توان حمام اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفت. برای مثال شرایط عملیاتی مناسب به دست آمده طی فرآیند رنگزدایی سونوکاتالیزوری راکتیو اورانژ 29 در حضور zno دوپه شده با er برای متغیرهای غلظت راکتیو اورانژ 29، غلظت کاتالیزور، درصد دوپانت و توان حمام اولتراسونیک به ترتیب mg/l 10، g/l 1، 4% و w 150 می باشد. راندمان رنگزدایی راکتیو اورانژ 29 در شرایط عملیاتی مناسب 09/88% به دست آمد. همچنین تأثیر بازدارنده های رادیکالی (شامل سدیم کلرید، سدیم سولفات، سدیم کربنات و ترشیوبوتانول) و اکسیدکننده های شیمیایی (شامل هیدروژن پراکسید و پتاسیم پراکسی دی سولفات) بر راندمان رنگزدایی سونوکاتالیزوری مواد رنگزا ارزیابی گردید. تکرارپذیری کاتالیزورها در شرایط عملیاتی مناسب ارزیابی گردید، نتایج حاصل از 4 مرتبه آزمایش تکرار پذیری نشان می دهد که کاتالیزورهای سنتز شده دارای قابلیت تکرارپذیری بالایی می باشند. از آنالیز gc-ms جهت شناسایی محصولات حدواسط در طی رنگزدایی سونوکاتالیزوری راکتیو اورانژ29 و آبی اسیدی 92 استفاده گردید. در نهایت، مدلسازی سینتیکی رنگزدایی سونوکاتالیزوری مواد رنگزا در حضور نانوذرات zno دوپه شده با لانتانیدها با استفاده از روش رگرسیون غیر خطی انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که داده های تجربی با داده های حاصل از مدل قابل مقایسه بوده و ضریب همبستگی در تمامی موارد بزرگتر از 99/0 می باشد.