سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت ناهمگن tio2-beta و بررسی تاثیر سینیتیکی آن در فرایند تخریب فوتوکاتالیستی کنگو قرمز

در این پژوهش از زئولیت beta برای تهیه کامپوزیت دوتاییtio2-beta  استفاده شد. نسبت های گوناگونی  از این نانوکامپوزیت دو جزئی تهیه شد و نسبت بهینه به ترتیب شامل 70 درصد وزنی tio2  و30 درصد وزنی beta مورد استفاده قرار گرفت. نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از روش های ft-ir، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و پراش پرتو ایکس (xrd) شناسایی شد. سپس نانوکامپوزیت های تهیه شده به عنوان‌ فوتوکاتالیست، برای تخریب نوری رنگ آلی کنگو قرمز در شرایط نور uv مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتیجه ها نشان داد که نانو‌کامپوزیت‌tio2-beta  تهیه شده با درصد وزنی tio2/beta 70 به 30 دارای قدرت تخریب فوتوکاتالیستی بالاتری در مقایسه با نانوکامپوزیت  با نسبت وزنی 50 درصد می باشد. همچنین نانوکامپوزیت تهیه شده کارایی فوتوکاتالیستی بالاتری در مقایسه با نانو ذره های tio2 به عنوان فوتوکاتالیست دارد. نتیجه بررسی تاثیر ph و مقدار نانوکامپوزیت tio2/beta با درصد وزنی 70:30 بر روی تخریب رنگ کنگو قرمز  نشان داد که بیش ترین کارایی تخریب در بازه ی ph 6.4-5.4 بوده و کارایی تخریب با افزایش میزان نانوکامپوزیت به یک مقدار بیشینه غلظت gr/l 1.2 می رسد همچنین تاثیر غلظت اولیه کنگو قرمز در محاسبه ثابت های سینیتیکی تخریب نوری آن توسط نانوکامپوزیت tio2/beta با درصد وزنی 70:30 نشان داد که فرایند تخریب می تواند با استفاده از مدل سینیتیکی لانگمویر هینشل وود (langmuir-hinshelwood) توصیف شود و محاسبه ثابت های سرعت ظاهری با توجه به غلظت های اولیه متفاوت کنگو قرمز بر اساس مدل سینیتیکی مرتبه اول نشان داد که سرعت ظاهری تخریب کنگو قرمز با افزایش غلظت اولیه آن کاهش می یابد و سرانجام قابلیت بازیافت نانوکامپوزیت tio2/beta با درصد وزنی 70:30 نشان داد که پس از چهار بار استفاده متوالی از نانوفوتوکاتالیست کاهش کارایی تخریب تنها در حدود 5% می باشد.

synthesis and characterization of tio2-beta heterogeneous nanocomposites and its kinetic effect onto congo-red photocatalytic degradation process

abstract: in this study, zeolite beta was used to prepare the tio2-beta binary composite. different ratios of these two components nanocomposite were prepared, and the optimal weight ratio, including 70% tio2 and 30% beta zeolite was applied respectively. the prepared nanocomposite was characterized using the methods including ft-ir, scanning electron microscopy (sem), transmission electron microscopy (tem), and x-ray diffraction (xrd). the photocatalytic degradation of congo-red under uv light assessed with the prepared tio2-beta nanocomposites. the results revealed that the nanocomposite with a weight percentage of tio2/beta 70 to 30 exhibited higher photocatalytic degradation than that of 50%. besides, the synthesized nanocomposite had a higher photocatalysis performance than that of tio2 nanoparticles. the role of ph and loading of tio2/beta nanocomposite with a weight ratio of 70:30 investigated on the congo-red degradation. the results showed that the highest congo-red degradation efficiency achieved in the range of ph 4.6 to 4.6, and it increased to a maximum value by raising the amount of nanocomposite to a value that reaches the limit concentration of 1.2 gr/l. in addition, the effect of the congo-red initial concentration on the kinetic constant evaluation of photodegradation by tio2/beta nanocomposite with a weight percent of 70:30, indicated that the degradation process can be described using langmuir-hinshelwood kinetic model, and the estimation of apparent rate constants with respect to different concentrations of the congo-red based on the first-order kinetic model, showed that the apparent rate constant of the congo-red degradation reduced by increasing its initial concentration. furthermore, the ability to recover the tio2/beta nanocomposite indicated that after four consecutive use of nano photocatalyst, the degradation efficiency decreased only about 5 %.