ﺳﻨﺘﺰ، ﻣﺸﺨﺼﻪ ﯾﺎﺑﯽ و ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ ﻓﺘﻮﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺘﯽ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ اﮐﺴﯿﺪروي/ ﺳﯿﻠﯿﮑﺎژل

Preparation, Characterization and Photo Catalytic Activity of Zinc Oxide / Silica Gel Composites

هدف پژوهش حاضر ساخت و مشخصه يابي كامپوزيت هاي فتوكاتاليست اكسيدروي/ سيليكاژل براي حذف رنگ متيل اورانژ بود. ساخت كامپوزيت اكسيدروي/ سيليكاژل از طريق قراردادن سيليكاژل در نمك مذاب كلريدروي در دماي 560 درجه سانتي گراد در زمان هاي 20، 40، 60 و 90 دقيقه انجام شد. براي سنتز اين كامپوزيت از هيچ عامل احيا كننده و يا ماده شيميايي به غير از كلريدروي استفاده نشد. با روش ارايه شده در اين تحقيق سنتز نانوذرات و تثبيت آن ها بر روي پايه در زماني كوتاه ميسر شد. شناسايي ساختار فازي، بررسي ريزساختاري و طيف جذب كامپوزيت ها بوسيله آزمون هاي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و اسپكتروفتومتر طيف جذبي (DRS) انجام گرفت. عكس هاي ميكروسكوپ الكتروني نشان دادند كه تماس سيليكاژل با نمك مذاب موجب تشكيل نانوذرات به شكل يك فيلم نازك بر روي سيليكاژل شد. با قرار دادن سيليكاژل در نمك مذاب، نانوذرات اكسيدروي به شكل يك لايه صاف بر روي سطح آن ها تشكيل شد. با افزايش بيشتر زمان تماس با نمك مذاب، تعدادي ذره قابل مشاهده بر روي سطح مشاهده شد. نمودارهاي پراش اشعه ايكس نشان دهنده فاز آمورف سيليكاژل و ساختار كريستاله اكسيدروي بود. بطور كلي، نتايج نشانگر تشكيل لايه اكسيدروي بر روي سطح سيليكاژل به شكل فيلم بودند كه در زمان هاي بالاتر ابتدا ضخامت فيلم افزايش يافته و سپس پس از 60 دقيقه تعداي نانوذره نيز توليد شد. علاوه بر اين، پايداري نانوكامپوزيت هاي سنتز شده توسط تست آب شويي تاييد شد. در نهايت، خاصيت فتوكاتاليستي كامپوزيت ها در مقابل رنگ متيل اورانژ ارزيابي گرديد. ميان نانوكامپوزيت هاي اكسيدروي/ سيليكاژل تهيه شده، بازده حذف نمونه هاي 20، 40 و 60 دقيقه بسيار نزديك به هم و بترتيب معادل 39/9، 40/6 و 41/3% بود و در نمونه 90 دقيقه بازده تا 0/31% كاهش يافت.

In this study, synthesis and characterization of ZnO/silica gel photo catalyst for degradation of the methyl orange from wastewaters were investigated. For this purpose, ZnO/Silica composite was prepared by immersing silica gel in the zinc chloride molten bath at a temperature of 560 ⁰C for 20, 40, 60 and 90 minutes. For synthesis of these composites, no reducing agent or chemical agent was used except zinc chloride. In this method, synthesis of nanoparticles and their immobilization on the substrate was done instantly. The synthesized composites were characterized by XRD, SEM and DRS analysis. The scanning electron microscope (SEM) pictures showed that ZnO nanoparticles were formed on the silica gel surface as a thin layer by using a molten salt process. The results indicate the formation of ZnO layer on the silica surface in the form of flat films, which at longer times the film thickness increases while after 60 minutes produced a number of visible nanoparticles. XRD patterns indicated amorphous structure of silica gel and the crystalline structure of ZnO nanoparticles. In addition, the stability of synthetized nanocomposites was confirmed by water leaching test. Finally, the photocatalytic activity of the composites was assayed against methyl orange dye. The decolorization efficiency of prepared composites of 20, 40 and 60 min was close together and about 39.9, 40.6 and 41.3%, respectively.