مرجان تنظیفی

در سال‌های اخیر، آلودگی منابع آبی ناشی از ورود رنگ‌های سنتزی پایدار به یکی از چالش‌های جدی زیست‌محیطی تبدیل شده است. متیلن بلو به عنوان یک رنگ کاتیونی پرکاربرد در صنایع نساجی و دارویی، به دلیل پایداری شیمیایی و سمیت بالقوه، نیازمند روش‌های کارآمد برای حذف از محیط‌های آبی است. در این پژوهش، نانوکامپوزیت های CeO2/MgO با درصدهای وزنی 10، 20 و 30% از نانوصفحات MgO با موفقیت سنتز و در حذف رنگ متیلن بلو از آب بواسطه فرآیند فتوکاتالیز تحت تابش لامپ LED مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین، شکل و مورفولوژی، ساختار شیمیایی و فازی و ویژگی های نوری فتوکاتالیست های منفرد و نانوکامپوزیت های سنتز شده توسط آنالیز های TEM، EDX، XRD، PL و DRS مورد ارزیابی قرار گرفتند. آنالیز TEM ساختار نانوذرات بسیار کوچک CeO2 و نانوصفحات یکنواخت و مدور MgO را نشان داد. نتایج آنالیزهای XRD و EDX نشان دهنده سنتز صحیح و موفق فتوکاتالیست های منفرد و نانوکامپوزیت های مربوطه بود. مطابق آنالیز PL، هر سه نانوکامپوزیت افت فتولومینسانس بسیار زیادی را در مقایسه با CeO2 خالص نشان دادند که نشان دهنده نرخ کاهش یافته بازترکیب جفت های الکترون-حفره می باشد. مطابق آنالیز DRS، CeO2 و نانوکامپوزیت CeO2/MgO دارای لبه جذب در ناحیه نور مرئی می باشند که نشان دهنده توانایی فتوکاتالیستی آن ها در محدوده نور مرئی است. همچنین نانوکامپوزیت CeO2/MgO جذب نور بالاتری در ناحیه نور مرئی نسبت به CeO2 خالص نشان داد. به علاوه مقدار انرژی باندگپ CeO2، MgO و نانوکامپوزیت CeO2/MgO به ترتیب 2.44، 4.96 و 2.5 الکترون ولت بدست آمد. نتایج حذف رنگ متیلن بلو نشان داد که نانوکامپوزیت های سنتز شده راندمان و نرخ تخریب فتوکاتالیستی به مراتب بالاتری نسبت به CeO2 خالص دارند و نانوکامپوزیت CeO2/MgO-20 به عنوان فتوکاتالیست بهینه با بالاترین نرخ حذف رنگ انتخاب شد. علاوه بر این، اثر پارامترهای مختلف آزمایشی بر راندمان حذف رنگ متیلن بلو توسط نانوکامپوزیت CeO2/MgO-20، با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و بر پایه مدل باکس–بنکن (BBD) مطالعه شد. همچنین، نانوکامپوزیت بهینه در چندین چرخه متوالی حذف رنگ پایداری قابل ملاحظه ای نشان داد. مکانیسم انتقال بار و تولید گونه های فعال واکنشی توسط نتایج حاصل از آنالیز DRS و آزمایشات به دام انداخن گونه های فعال ارائه گردید.