بهبود عملکرد فوتوکاتالیستی نانوذرات اکسید روی توسط پلاسمای فشار اتمسفری غیرحرارتی ‏

در این تحقیق، از پلاسما به عنوان یک روش ساده، خیلی سریع با مصرف انرژی پایین و کارامد برای اصلاح نانوذارت اکسید روی به منظور بهبود عملکرد فوتوکاتالیستی آنها استفاده شده است. اکسید روی از جمله فوتوکاتالیست های موثر در از بین بردن آلاینده های رنگزای آلی به شمار می آید. هدف از اصلاح فوتوکاتالیست اکسید روی، کاهش گاف باند و در نتیجه افزایش عملکرد فوتوکاتالیستی آن در محدوده‌نور مرئی است. برای تهیه‌نانوذرات اکسید روی آلاییده شده با نیتروژن (n doped-zno)، نانوذرات اکسید روی در محلول ملامین به عنوان پیش مادۀ نیتروژن به صورت تعلیق درآمده و سپس تحت تیمار پلاسمای غیر حرارتی فشار اتمسفری قرار گرفتند. غلظت های متفاوتی از محلول ملامین و زمان های مختلفی از پلاسما برای انجام بهینه‌فرایند آلاییدن نیتروژن به ساختار اکسید روی در نظر گرفته شدند. خصوصیات فوتوکاتالیست اکسید روی خالص و اکسید روی آلاییده شده با نیتروژن توسط تحلیل‌های xrd، fesem، edx، bet، drs و pl مورد بررسی قرار گرفتند. آزمون فعالیت فوتوکاتالیستی توسط نانوذرات اکسید روی خالص و نمونه های تیمار شده با پلاسما در تخریب فوتوکاتالیستی آلایندۀ رنگزای متیلن بلو انجام شد. میزان تخریب متیلن بلو توسط اکسید روی خالص، 7/71 درصد به دست آمد. با اعمال پلاسما به مدت 5 دقیقه به نانوذرات اکسید روی با غلظت 500 میلی گرم بر لیتر از محلول ملامین، بازده حذف به 90 درصد افزایش یافت. با توجه به نتایج به دست آمده مشاهده می شود که اعمال پلاسما موفق به انجام فرایند آلاییدن نیتروژن به ساختار اکسید روی و باعث بهبود عملکرد فوتوکاتالیستی آن شده است.

enhancing photocatalytic activity of zinc oxide nanoparticles by a ‎non-thermal atmospheric pressure plasma

in this work, plasma has been used as a simple, very fast, low energy and efficient method for modification of the zinc oxide nanopowder to improve its photocatalytic activity. zinc oxide is one of the effective photocatalysts in degradation of the organic contaminants, e.g. dyes. the purpose of the zinc oxide photocatalyst modification is to reduce the band gap and thus to increase its photocatalytic activity in the visible light range. to achieve nitrogen-doped zinc oxide nanoparticles (n-doped zno), the zinc oxide nanopowder was suspended in melamine solution, as nitrogen precursor, and then treated with a non-thermal atmospheric pressure plasma. different concentrations of melamine and different times of plasma exposure were considered for optimizing the nitrogen-doped zinc oxide structure. the photocatalyst properties of the pure zinc oxide and optimized nitrogen-doped zinc oxide samples were investigated by xrd, fesem, edx, bet, drs and pl analyses. the photocatalytic activity of the pure zinc oxide nanopowder and plasma-treated samples were performed in the photocatalytic degradation of methylene blue dye contaminant. the degradation efficiency of methylene blue by the pure zinc oxide was 71.7%. by applying plasma to the zinc oxide nanopowder for 5 minutes with a concentration of 500 mg/l of melamine solution, the degradation efficiency was enhanced to 90%. according to the results, it can be seen that the plasma treatment has succeeded in the nitrogen doping process to the zinc oxide structure and improved its photocatalytic activity.