نانومقیاس

نانومقیاس

سنتز و خصوصیت‌یابی نانوذرات اکسید روی دوپ شده با نقره جهت حذف آلاینده‌های آلی گوگرد دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه پژوهشی پرتوهای یونی، پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران
چکیده
نانوکاتالیست اکسید روی به وسیله تکنیک‌های سل- ژل و هیدروترمال ساخته و نانو ذرات نقره به عنوان فاز تقویت کننده به ماتریکس اکسید روی افزوده گردید. حالت شیمیایی مورد نیاز برای رفتار کاتالیستی نانوذرات به روش‌های گوناگون بررسی شد. به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و میکروسکوپ الکترونی عبوری به ترتیب تشکیل نانوذرات AgZnO تقریباً کروی در طول فرآیند تکلیس و توزیع یکنواخت مناطق تیره و روشن مربوط به اکسید روی و نانوبلورهای نقره تأیید شد. الگوهای پراش اشعه ایکس حضور فازهای نقره ای ZnO و FCC شش ضلعی را تأیید کردند و با افزایش دما اندازه بلورهای بزرگتر را نشان دادند. هم چنین نانوذرات تهیه شده پایداری حرارتی و ساختاری را تا 420 درجه سانتیگراد حفظ کردند و ایزوترم‌های جذب نیتروژن بیشترین مساحت سطح را برای نانو ذرات کلسینه شده در دمای 500 درجه سانتیگراد نشان داد. تخریب ماده آلی گوگرددار، 2-کلرو اتیل فنیل سولفید (2-CEPS) به عنوان مدل، در حضور نانوذرات AgZnO انجام شد. مقدار نانو ذره، دما و زمان به ترتیب به صورت 05/0 گرم، 55 درجه سانتی‌گراد و 12 ساعت بهینه گردید. این مطالعه پتانسیل استفاده از نانوکاتالیست‌های AgZnO را در حذف موثر آلاینده‌های آلی گوگرد دار برجسته می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis and characterization of silver-doped zinc oxide nanoparticles for the removal of organo sulfur pollutants

نویسندگان English

masoomeh Sharbatdaran
Mehdi Janbazi Roodbali
Physics & Accelerators research School, Nuclear Science & Technology Research Institute, Tehran, Iran
چکیده English

Zinc oxide nanocatalyst was prepared by sol-gel and hydrothermal techniques and silver nanoparticles were added as a reinforcing phase to the zinc oxide matrix. The chemical state required for the catalytic behavior of the nanoparticles was investigated by various methods. The formation of almost spherical AgZnO nanoparticles during the calcination process and the uniform distribution of dark and light regions corresponding to zinc oxide and silver nanocrystals were confirmed by field emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, respectively. X-ray diffraction patterns confirmed the presence of hexagonal ZnO and FCC silver phases and showed larger crystallite sizes with increasing temperature. Also, the prepared nanoparticles maintained thermal and structural stability up to 420 °C and nitrogen adsorption isotherms showed the highest surface area for nanoparticles calcined at 500 °C. The degradation of organic sulfur-containing material, 2-chloroethylphenyl sulfide (2-CEPS) as a model, was carried out in the presence of AgZnO nanoparticles. The amounts of nanoparticles, temperature and time were optimized as 0.05 g, 55 °C and 12 h, respectively. This study highlights the potential of using AgZnO nanocatalysts in the effective removal of organic sulfur-containing pollutants.

کلیدواژه‌ها English

Zinc oxide
Nanocatalyst
Degradation
Organo sulfur materials
[1] C. Padron-Sanz, R. Halko, Z. Sosa-Ferrera, J.J. Santana-Rodryguez, “Combination of microwave assisted micellar extraction and liquid chromatography for the determination of organophosphorous pesticides in soil samples,” J. Chromatogr. A, 1078, 13-21, 2005. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2005.05.005
[2] P. Pal, A. Kioka, “Micro and nanobubbles enhanced ozonation technology: A synergistic approach for pesticides removal chemicals,” Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 24, e70133, 2025. https://doi.org/10.1111/1541-4337.70133
[3] Y. Paukku, A. Michalkova, J. Leszczynski, “Adsorption of dimethyl methylphosphonate and trimethyl phosphate on calcium oxide: an ab initio study,” Struct. Chem., 19, 307-320, 2008. https://doi.org/10.1007/s11224-008-9287-x
[4] H.Y. Shen, Y. Zhu, X.E. Wen, Y.M. Zhuang, “Preparation of Fe3O4-C18 nano-magnetic composite materials and their cleanup properties for organophosphorous pesticides,” Anal. Bioanal. Chem., 387, 2227-2237, 2007. https://doi.org/10.1007/s00216-006-1082-1
[5] P.W. Bartram, G.W. Wagner, “Decontamination method for toxic chemical agents,” US Patent, No. 6,537,382, 2003.
[6] G.W. Wagner, O. Koper, B.E. Lucas, S. Decker, K.J. Klabunde, “Reactions of VX, GD, and HD with Nanosize CaO: Autocatalytic Dehydrohalogenation of HD,” J. Phys. Chem. B, 104, 5118-5123, 2000. https://doi.org/10.1021/jp000101j
[7] V.K. Gupta, R. Kumar, A. Nayak, T.A. Saleh, M.A. Barakat, “Adsorptive removal of dyes from aqueous solution onto carbon nanotubes: a review,” Adv. Colloid Interface Sci., 193-194, 24-34, 2013. https://doi.org/10.1016/j.cis.2013.03.003
[8] G.W. Wagner, P.W. Bartram, “Reactions of VX, HD, and Their Simulants with NaY and AgY Zeolites. Desulfurization of VX on AgY,” Langmuir, 15, 8113-8118, 1999. https://doi.org/10.1021/la990716b
[9] K. Dastafkan, M. Sadeghi, A. Obeydavi, “Manganese dioxide nanoparticles-silver-Y zeolite as a nanocomposite catalyst for the decontamination reactions of O,S-diethyl methyl phosphonothiolate,” J. Environ. Sci. Tech., 12, 905-918, 2014. https://doi.org/10.1007/s13762-014-0701-1
[10] G.K. Prasad, P. Ramacharyulu, B. Singh, “Nanomaterials based decontaminants against chemical warfare agents,” J. Sci. Ind. Res., 70, 91-104, 2011.
[11] A. Hussain, S.H. Fiaz, A. Almohammedi, A. Waqar, “Optimizing photocatalytic performance with Ag-doped ZnO nanoparticles: Synthesis and characterization,” Heliyon, 10, e35725, 2024. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e35725
[12] E.S. Hadi, K.K. Jasim, “Role of Ag/ZnO nanoparticles for removal of pollutants from aqueous solutions: characterization and environmental applications,” J. Nanostruct., 15, 32-42, 2025.
[13] S. Kumaresan, K. Vallalperuman, S. Sathishkumar, “A novel one-step synthesis of Ag-doped ZnO nanoparticles for high performance photo-catalytic applications,” J. Mater. Sci. Mater. Electron., 28, 5872-5879, 2017. https://doi.org/10.1007/s10854-016-6260-0
[14] O.A. Yıldırım, H.E. Unalan, C. Durucan, “Highly efficient room temperature synthesis of silver-doped zinc oxide (ZnO:Ag) nanoparticles: structural, optical, and photocatalytic properties,” J. Am. Ceram. Soc., 96, 766-773, 2013. https://doi.org/10.1111/jace.12218
[15] R. Georgekutty, M.K. Seery, S.C. Pillai, “A highly efficient Ag-ZnO photocatalyst: synthesis, properties, and mechanism,” J. Phys. Chem. C, 112, 13563-13570, 2008. https://doi.org/10.1021/jp802729a
[16] X. Wei, W. Wang, C. Chen, “ZnO:Er,Yb,Gd Particles Designed for Magnetic-fluorescent imaging and near-infrared light triggered photodynamic therapy,” J. Phys. Chem. C, 117, 23716-23729, 2013. https://doi.org/10.1021/jp4071696
[17] M. Sharbatdaran, M. Janbazi, “Effect of temperature on the structure, catalyst and magnetic properties of un-doped zinc oxide nanoparticles: experimental and DFT calculation,” RSC Adv., 14, 31153-31164, 2025. https://doi.org/10.1039/D4RA04252B
[18] L. Mo, A.H. Wan, X. Zheng, C.T. Yeh, “Selective production of hydrogen from partial oxidation of methanol over supported silver catalysts prepared by method of redox coprecipitation,” Catal. Today, 148, 124-129, 2009. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.04.002
دوره 12، شماره 1
بهار 1404
صفحه 100-114

  • تاریخ دریافت 01 فروردین 1404
  • تاریخ بازنگری 09 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 13 شهریور 1404