كليدواژه لاتين :
Advanced oxidation, emerging pollutants, photocatalytic degradation, titanium dioxide
چكيده :
اخيراً استفاده از نانو ذرات براي تخريب تركيبات آلي گسترش يافته است به گونه اي كه امروزه شاهد استفاده روز افزون مواد نانوكامپوزيتي براي تخريب تركيبات آلي و آلاينده¬هاي نوظهور هستيم. با شيوع ويروس كرونا، استفاده از داروي هيدروكسي كلروكين افزايش يافت. اين تركيبات اثرات مضري بر محيط زيست دارند كه ايجاد باكتري¬هاي مقاوم به آنتي بيوتيك يكي از آن ها مي باشد. بنابراين تخريب و حذف آن ها از محيط زيست به-عنوان چالش مهمي محسوب مي شود. به¬طور كلي اكسيداسيون پيشرفته و فرآيندهاي فتوكاتاليستي با توجه به خصوصياتي همچون ثبات و پايداري بالا، قابليت بازيافت و سازگاري كه با محيط زيست دارند مورد توجه بسياري قرار گرفته¬اند. تيتانيوم دي¬اكسيد در دسته نانوذراتي قرار دارد كه به¬طور گسترده در فرآيندهاي فتوكاتاليستي استفاده مي شود، البته براي بهبود خواص و پاسخ نوري ممكن است با مواد مختلفي تركيب گردد. لذا در اين پژوهش با دوپ كردن β-Bi2O3 به TiO2 بهبود خواص فتوكاتاليستي آن از محلول هاي آبي صورت گرفت. به¬عبارتي اين پژوهش با هدف بررسي اثر تخريب نوري نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 برروي داروي هيدروكسي كلروكين و ساير داروهاي پرمصرف در زمينه بيماري كوويد19¬ تحت تابش مستقيم خورشيد و لامپ فرابنفش انجام شده است. به اين منظور ابتدا سنتز β-Bi2O3 صورت گرفت و سپس از روش هيدروترمال براي سنتز نانوكامپوزيت مورد نظر استفاده گرديد. در اين پژوهش ضمن بررسي قابليت بازيافت نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 و تخريب داروي مورد مطالعه در مقياس بزرگ، به اثراتي كه پارامترهاي pH، غلظت داروي هيدروكسي¬كلروكين¬، غلظت نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3، غلظت H2O2، زمان و دما بر تخريب داروي مورد نظر دارند نيز پرداخته شده است. همچنين از آناليزهاي XRD، XPS، UV-Vis، BET، AFM، SEM، TEM و FTIR به¬منظور شناسايي و ارزيابي خواص فيزيكي و شيميايي نانو ذرات β-Bi2O3 و TiO2 و نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 استفاده گرديد. نتايج آناليزهاي مورد نظر نشان داد كه نانوذرات ساخته شده ابعاد و مورفولوژي مناسبي دارند و داراي پراكنش يكنواخت و قابل قبولي بر سطح نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 هستند. هچنين خواص شيميايي و حضور گروه¬هاي عاملي مواد سنتز شده نيز مورد تأييد قرار گرفت. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 مي¬تواند به¬عنوان گزينه اي كارآمد در تخريب نوري داروي هيدروكسي كلروكين از محيط هاي آبي به شمار آيد. همچنين براساس نتايج آزمايشات بازيافت مشخص شد كه نانوكامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 داراي راندمان چشمگيري در تخريب دارويمورد مطالعه است، به گونه¬اي كه با شش دوره بازيافت داراي راندمان تخريب تا 53/78 درصد بود بنابراين مي¬توان نتيجه گرفت كه نانوكامپوزيت مورد نظر از لحاظ پايداري و قابليت استفاده مجدد در سطح بالايي قرار دارد. لذا با توجه به نتايج خوب نانو كامپوزيت TiO2/β-Bi2O3 در تخريب نوري مي توان بيان كرد كه اين نانوكامپوزيت در حذف ساير آلاينده هاي آلي نيز مي مي واند مورد استفاده قرار بگيرد.
چكيده انگليسي :
Recently, the use of nanoparticles for the degradation of organic compounds has expanded, so that today we are witnessing the increasing use of nanocomposite materials for the degradation of organic compounds and emerging pollutants. With the outbreak of coronavirus pandemic the use of Hydroxychloroquine increased. These compounds have harmful effects on the environment, such as generation of antibiotic-resistant bacteria; therefore, their degradation has been considered as one of the environmental challenges. In general, advanced oxidation and photocatalytic processes have received much attention due to their characteristics such as high stability, recyclability and environmental compatibility. Titanium dioxide is in the category of nanoparticles that are widely used in photocatalytic processes, but may be combined with various materials to improve the properties and optical response. Therefore, in this study, by doping β-Bi2O3 to TiO2, its photocatalytic properties were improved from aqueous solutions. The purpose of this research is to synthesize heterogeneous structure of TiO2/β-Bi2O3 by hydrothermal method for solar and UV degradation of Hydroxychloroquine. For this purpose, first β-Bi2O3 was synthesized and then hydrothermal method was used to synthesize the desired nanocomposite. In this study, while investigating the recyclability of TiO2/β-Bi2O3 nanocomposite and large-scale drug degradation, To the effects of the pH, Hydroxychloroquine concentration, TiO2/β-Bi2O3 nanocomposite concentration, H2O2 concentration, time and temperature parameters on the degradation of Hydroxychloroquine are also discussed. Then, the accurate characteristics of the synthesized samples were investigated by XRD, FESEM, TEM, XPS, AFM, UV–vis (DRS), and BET surface analyzer. The results of the analyzes showed that the fabricated nanoparticles have suitable dimensions and morphology and have a uniform and acceptable distribution on the surface of TiO2/β-Bi2O3 nanocomposite. The chemical properties and the presence of functional groups of synthesized materials were also confirmed. Also, demonstrated high stability and recyclability for nanoparticles, so that after 6 cycles of using the catalyst in take, 78.53% degradation was performed. According to the results, the excellent photocatalytic degradation activity demonstrated by the TiO2/β-Bi2O3, therefore, it is a potential candidate for the process of removing other organic contaminants from aqueous solutions.
