[Fe-Zn bimetalik nanopartikül]/karbon kompozit malzemesi sentezi, karakterizasyonu ve napthol blue black boyar maddesinin heterojen fenton benzeri reaksiyonunda katalizör özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, glikozun hidrotermal karbonizasyonu ve kimyasal çöktürme yöntemi ile demir-çinko nanopartikülü karbon kompozit malzemesi sentezlenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları, [(Fe-ZnNPs)/C] kompozit malzemesinin amorf yapıda düzensiz kümelenmiş nano boyutta partiküller içerdiğini göstermiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, [(Fe-ZnNPs)/C], heterojen fenton benzeri reaksiyonla sulu çözeltiden Napthol Blue Black (NBB) boyar maddesinin renk gideriminde katalizör olarak kullanılmıştır. Heterojen fenton benzeri reaksiyon ile renk giderimi deneyleri, katalizör derişimi (0.25-3.0 g/L), başlangıç pH'sı (3.0-8.0), başlangıç NBB derişimi (50-1000 (mg/L), ve H2O2 derişimi (1-50 mM) gibi optimum reaksiyon parametrelerinin 25, 40 ve 55 °C sıcaklık koşullarında kesikli sistemde araştırılması ile gerçekleştirilmiştir. Optimum reaksiyon koşulları; pH 3.0/5.0, 0,25 g/L katalizör derişimi, 700 mg/L NBB derişimi ve 50 mM H2O2 derişimi olarak belirlenmiştir. Bu optimum koşullarda, 150 dakika temas süresi içerisinde yaklaşık %100 renk giderim verimi sağlanmıştır. Sonuç olarak, [(Fe-ZnNPs)/C] kompozit malzemesinin heterojen fenton benzeri reaksiyonla NBB boyar maddesinin renk gideriminde etkin bir katalizör olduğu tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Katalizör, kompozit malzeme, renk giderimi, fenton-benzeri, napthol blue black, nanopartiküllerDanışman: Prof. Dr. Ayla ÖZER, Mersin Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

In this study, iron-zinc nanoparticles/carbon composite [(Fe-ZnNPs)/C] was synthesized by hydrothermal carbonization of glucose and chemical co-precipitation methods. The characterization studies showed that [Fe-ZnNPs/C] consist of irregular aggregated nanosized particles and it has amorphous structure. In the second section, [(Fe-ZnNPs)/C] was used as a heterogeneous Fenton-like catalyst for decolorisation of naphthol blue black (NBB) from aqueous solution. The heterogeneous Fenton-like decolorisation experiments were carried out to investigate the optimum reaction parameters such as catalyst concentration (0.25-3.0 g/L), initial pH (3.0–8.0), initial NBB concentration (50–1000 mg/L) and H2O2 concentration (1–50 mM) at 25, 40, and 55 °C temperature conditions in the batch system. The optimum reaction conditions were determined as initial pH 3.0-5.0, 0.25 g/L catalyst concentration, 700 mg/L NBB concentration, and 50 mM H2O2 concentration. At these optimum conditions, almost 100% decolorisation efficiency was obtained in 150 min contact time. As a result, the synthesized [(Fe-ZnNPs)/C] could be effectively used as a heterogeneous Fenton-like catalyst with high color removal efficiency for NBB.Keywords: Catalyst, composite material, decolorisation, Fenton-like, naphthol blue black, nanoparticlesAdvisor: Prof. Dr. Ayla ÖZER, Department of Chemical Engineering, University of Mersin, Mersin.