تثبيت نانوذره‌هاي كاتاليستي نوري TiO2 بر روي جاذب متخلخل مزوروزنه MCM-41 به منظور پالايش آب آلوده به آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين

هدف از اين پژوهش، سنتز نانو چندسازه TiO2(10)/MCM-41 به روش هيدروترمال-تلقيح و مقايسه عملكرد آن با نانوذره‌هاي TiO2 خالص براي بررسي نقش پايه سيليكايي در حذف آنتي بيوتيك تتراسايكلين مي‌باشد. ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي كاتاليست‌هاي نوري سنتز شده با استفاده از آناليزهايXRD ، FESEM،EDX ، PL،DRS  و جذب-واجذب نيتروژن مورد بررسي قرار گرفت. نتيجه‌هاي آناليزهاي XRD و EDX  بيانگر سنتز موفقيت آميز نانو چندسازه TiO2/MCM-41 بود. تصويرهاي FESEM و EDX وجود ذره‌هاي كوچك سطحي در مقياس نانومتري با توزيع اندازه و پراكندگي يكنواخت در نمونه TiO2/MCM-41 را نشان دادند. همچنين، تصويرهاي FESEM نشان دادند كه با تثبيت نانوذره‌ها، اندازه آن ها كاهش مي يابد و از تشكيل كلوخه ها جلوگيري مي شود. آناليزهاي PL و DRS تأييد كردند كه تثبيت نانوذره‌هاي TiO2 بر روي MCM-41 به ترتيب باعث كاهش باز تركيب حامل‌هاي بار و اندازه نانوذره‌هاي سطحي مي‌شود. آناليز جذب-واجذب نيتروژن نيز نشان داد كه نانو چندسازه سنتز شده داراي سطح ويژه‌ بالا (m2/g 972) مي‌باشد. بر اساس نتيجه‌هاي عملكرد راكتوري، درصد تخريب تتراسايكلين توسط نمونه TiO2(10)/MCM-41، 67/7% بيشتر از نانوذره‌هاي TiO2 مي‌باشد. اين افزايش راندمان به دليل ساختار بلوري مناسب TiO2، اندازه كوچك تر و توزيع يكنواخت نانوذره‌هاي TiO2، سطح ويژه زياد، كاهش بازتركيب حامل‌هاي بار و جلوگيري از توده‌اي شدن كاتاليست نوري در اثر حضور MCM-41 مي‌باشد. مطالعه‌هاي سينتيكي نيز بيانگر سرعت تخريب بيشتر آلاينده توسط نانوذره‌هاي تثبيت شده و تبعيت نتيجه‌ها از واكنش درجه دوم بود. همچنين، در شرايط عملياتي غلظت تتراسايكلين  برابر با mg/L 20، مقدار كاتاليست برابر باg/L 1/5 و زمان دو ساعت ميزان تخريب 68% به دست آمد. فعاليت به نسبت بالا و بدون تغيير پس از چرخه اول استفاده مجدد به جداسازي دلخواه و در نتيجه، قابليت استفاده دوباره مناسب TiO2(10)/MCM-41 اشاره دارد. به اين ترتيب مي توان نتيجه گرفت كه تثبيت TiO2 روي پايه MCM-41 علاوه بر جداسازي آسان تر و بهتر، منجر به بهبود ويژگي‌هاي نوري و ساختاري و سرانجام، افزايش كارآيي كاتاليست نوري سنتز شده مي شود.