مطالعات فوتوکاتالیزی و سینتیکی تصفیه پساب‌های رنگی و کشاورزی با استفاده از بیسموت اکسی‌برومید بهبودیافته با مقدار بسیار کم از نانوذرات چارچوب فلز-آلی (زیرکونیم)

در این تحقیق، نانوکامپوزیت بیسموت اکسی‌برومید حاوی 2.5 درصد وزنی از نانوذرات چارچوب فلز-آلی (زیرکونیم)، جهت تجزیه علف‌کش بنتازون و رنگزای متیل اورانژ به روش شیمیایی مرطوب و تحت اختلاط شدید سنتز و خصوصیات آن با آزمون‌هایی چون xrd، fesem/edx، ftir، uv-drs و pl شناسایی شد. نتایج نشان داد که با افزودن مقدار کمی از چارچوب فلز- آلی، نانوکامپوزیت مذکور فعالیت فوتوکاتالیزی بهتری را در مقایسه با نیمه‌رسانای خالص بیسموت اکسی‌برومید از خود نشان می‌دهد. نانوکامپوزیت سنتز‌‌شده موفق شد طی 120 دقیقه، 34.9 درصد از آلاینده بنتازون را تحت تابش نور فرابنفش و 25 درصد از آن را تحت نور مرئی تجزیه کند. همچنین، این نانوکامپوزیت توانست 97.4 و 91.3 درصد از رنگزای متیل اورانژ را به ترتیب تحت تابش نور فرابنفش و نور مرئی حذف نماید. مطالعات سینتیکی بیانگر تبعیت نتایج حذف آلاینده‌ها از مدل مرتبه اول بود. بهبود در کارایی تجزیه بنتازون و رنگزای متیل اورانژ به بیشتر شدن ظرفیت جذب آلاینده و کاهش نرخ بازترکیب جفت‌های الکترون-حفره نسبت داده می‌شود که نقش حیاتی در بهبود عملکرد فوتوکاتالیزی دارد. به‌علاوه، تعامل بین چارچوب فلز- آلی و نیمه‌رسانای بیسموت اکسی‌‌برومید از تجمع و انباشت نانوصفحات بیسموتی جلوگیری می‌کند که باعث تجزیه موثرتر آلاینده‌ها می‌شود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که افزودن مقدار کمی از چارچوب فلز-آلی (زیرکونیم) نه‌‌تنها تاثیری بر هزینه تمام شده فوتوکاتالیست ندارد، بلکه می‌تواند ظرفیت جذب و کارایی فوتوکاتالیزی بیسموت اکسی‌‌برومید را بطور چشمگیری بهبود بخشد و آن را به یک گزینه نویدبخش برای کاربردهای پیشرفته تصفیه پساب تبدیل کند.

photocatalytic and kinetics studies of colored and agriculture wastewater treatment using bismuth oxybromide reinforced with a trace amount of metal-organic framework (zr) nanoparticles

in this study, a bismuth oxybromide nanocomposite containing 2.5 wt% metal-organic framework (zr) nanoparticles was synthesized using a wet chemical method under vigorous stirring for the degradation of bentazon and methyl orange and characterized by xrd, fesem/edx, ftir, uv-drs and pl analyses. by adding a small amount of metal-organic framework (mof), the nanocomposite exhibited better photocatalytic activity compared to pure bismuth oxybromide. the synthesized nanocomposite successfully degraded 34.9% of bentazone under uv irradiation and 25% under visible light within 120 min. additionally, it achieved 97.4% and 91.3% degradation of methyl orange under uv and visible light, respectively. kinetic studies indicated that the pollutant removal results followed the first-order model. the improvement in the degradation efficiency is attributed to the increased adsorption capacity and reduced recombination rate, which play a crucial role in enhancing photocatalytic performance. furthermore, the interaction between mof and bismuth oxybromide semiconductor prevents the accumulation of bismuth-based nanosheets, leading to more effective pollutant degradation. these findings suggest that adding a small amount of metal-organic framework (zr) not only has no impact on the photocatalyst cost but can also significantly improve the adsorption capacity and photocatalytic efficiency of bismuth oxybromide, making it a promising option for advanced wastewater treatment applications.