سنتز نانوذرات اكسيد روي دوپ شده توسط نقره به روش سلژل پكيني و مشخصه‌يابي و بررسي خواص فوتوكاتاليستي آنها

Synthesis of Ag doped ZnO nanoparticles by Pechini sol-gel method and investigation of their photocatalytic properties

اكسيد روي (zno)نيمه هادي اكسيدي است كه خواص فوتوكاتاليستي داشته و قابليت تجزيه مواد آلي و تصفيه پساب هاي صنعتي را دارا مي باشد. در اين تحقيق نانوذرات اكسيدروي دوپ شده با درصدهاي متفاوت نقره (ag) به روش سلژل پكيني براي بررسي خواص فوتوكاتاليستي سنتز گرديد. نانو ذرات به دليل داشتن نسبت سطح به حجم بالا مي توانند خواص فوتوكاتاليستي بهتري از خود نشان دهند. همچنين افزودن فلزات نجيب به نيمه هادي مي تواند مانع از باز تركيبي جفت الكترون –حفره گردد. نمونه هاي سنتز شده حاوي 0/6، 1/8، 3/1 و 6/2 درصد وزني نقره بودند. نمونه هاي بدست امده توسط طيف سنج uvvis، پراش اشعه x (xrd)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (sem)، ميكروسكوپ گسيل ميداني (fesem)، و طيف سنجي فوتولومينسانس(pl) مشخصه يابي گرديدند. در نهايت از نمونه هاي سنتز شده نسبت به زمان تست فوتوكاتاليستي در برابر متيلن آبي به انجام شد. با توجه به نتايج مشاهده گرديد با دوپ نمودن نقره اندازه ذرات اكسيد روي كاهش مي يابد همچنين با افزودن نقره به نانوذرات zno تا حدود 1/8 درصد وزني كاهش محسوسي در شدت فوتولومينسانس نمونه ها در محدوده فرابنفش ايجاد شده كه نشان دهنده كاهش نرخ بازتركيبي الكترونحفره و به دنبال ان افزايش نرخ فوتوكاتاليستي نمونه ها مي باشد. تكرارپذير بودن خصلت رنگبري فوتوكاتاليست سنتز شده بوسيله تكرار سه سيكل فوتوكاتاليستي بر روي نمونه دوپ شده با 1/8 درصد وزني نقره انجام شد، مشاهده گرديد كه راندمان كاتاليست سنتز شده كاهش چشمگيري نداشته و اين نشان دهنده پايداري فوتو كاتاليست سنتز شده است.

Zinc oxide is a semiconductor which has photo-catalyst properties and could be used for degradation of organic materials. In this research silver doped zinc oxide nanoparticles were synthesized using Pechini sol-gel method in order to investigate its photo-catalyst properties. Nanoparticles show good photo-catalyst properties due to high surface area to volume ratio and adding of noble metals to semiconductor decreases recombination of electron-hole. Samples with different weight percentages of silver (0.6, 1.8, 3.1 and 6.2) were synthesized. Samples were characterized by UV-Visible spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), Energy-Dispersive X-ray spectroscopy and Photo luminance Spectroscopy. Photo-catalyst properties of samples were analyzed by degradation of methylene blue. Results showed that Ag doping decreased the particle size of samples and the sample containing 1.8% Ag had maximum rate in degradation of methylene blue solution and this was coincidence with PL results. Adding of Ag to ZnO decreased recombination rate of electron-hole in oxide and therefore increased photo-catalyst properties of samples or degradation rate of solutions. To confirm the decolorization repeatability of the synthesized samples, three photocatalytic cycles were performed on the sample containing 1.8wt% of silver. It was observed that the decolorization efficiency of sample was not significantly reduced, and it is indicate that the synthesized catalyst is stable and functional.