تخریب فتوکاتالیستی ماده رنگزا اسید زرد 36 توسط نانوکامپوزیت دی اکسید تیتانیوم اصلاح شده با زیرکونیوم

در این پژوهش ابتدا نانو فوتوکاتالیست TiO2-Zr با هدف ارتقاء و بهبود خواص فوتوکاتالیستی تیتانیوم دی اکسید به روش سل ژل تهیه شده است. همچنین بازیابی کاتالیست ها در شرایط اسیدی، قلیایی و حرارتی نیز مطالعه گردید.

این تحقیق در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. شناسایی ساختار آن توسط روش های FE-SEM, FTIR, EDX, BET، انجام و مقدار باند گپ نانوفوتوکاتالیست سنتز شده به روش DRS معادل 3 الکترون ولت اندازه گیری شد. همچنین اثر غلظت رنگ،  pH محلول، غلظت پودر کاتالیست و زمان تماس به منظور صرفه اقتصادی در کارایی عمل رنگ زدایی، ثابت نگه داشته شد.  سپس برای بررسی کارآیی آن، تخریب ماده آلاینده آلی رنگزا اسید زرد 36 در نمونه های آبی مورد مطالعه قرارگرفته و روند تخریب ماده آلاینده با استفاده از اسپکتروفوتومتر Vis UV/ و سنجش مقدار کربن های آلی موجود (TOC) مورد مطالعه قرارگرفت.  

در نهایت پس از بدست آمدن شرایط بهینه راندمان تخریب، با فوتوکاتالیست تیتانیوم دی اکسید مقایسه گردید که نتایج بدست آمده افزایش قابل توجه راندمان به دلیل تغییرات ایجاد شده در باند گپ و در نهایت قدرت فوتوکاتالیستی ماده سنتزی دوپ شده در تخریب آلاینده های آلی زیست محیطی را نشان داد.

ورود زیرکونیوم به شبکه دی اکسید تیتانیوم باعث کاهش انرژی شکاف شده درنتیجه انرژی لازم برای تحریک الکترون ها از باند ظرفیت به باند رسانایی کاهش می یابد. هرچه باندگپ پایین تر شود، فاصله بین ترازها کاهش یافته و انرژی مربوط به تحریک الکترون کمتر می شود در نتیجه طول موج بالاتر می رود. . فرآیند فوتوکاتالیستی در کاهش رنگ، تاثیر قابل توجه ای داشته و قابلیت بالقوه بالایی در رنگزدایی فاضلاب های حاوی سایر رنگ های آلی دارد.