Ag / ZnO nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemiyle üretimi ve tekstil endüstrisi atık sularında kullanımı

Abstract

Bu çalışmada, sıklıkla tercih edilen nano yapılı yarıiletken ZnO ile soy metal Ag kompoziti üretilmiş ve model olarak seçilen metilen mavisi çözeltisinin UV-A altında renk giderimi incelenmiştir. Ag/ZnO nanokompozit katalizörlerinin üretimi ultrasonik sprey piroliz tekniği kullanılarak 0,05; 0,1 ve 0,2M Ag+ ve Zn2+ iyonları içeren sulu çözeltileri ile gerçekleşmiştir. Hava aerosolü fırın ortamına taşıyan gaz olarak seçilmiş ve tüm deneylerde, 500 mL/dak. akış debisinde tutulmuştur. Reaksiyonlar 700-900°C arasında gerçekleştirilmiştir. Kristalografik yapısı XRD ve TEM ile belirlenenmiştir. Kristal boyutu, Scherrer formülü yardımıyla Ag ve ZnO için ayrı hesaplanmıştır. Partikül morfolojisi SEM kullanılarak belirlenmiştir. Sözkonusu yöntemle, küresel morfolojide mikronaltı partiküller elde edilmiştir. TEM görüntüleri, artan başlangıç konsantrasyonu ile boşluklu yapının yerini yoğun ikincil partiküllere bıraktığını göstermiştir.Fotokatalitik oksidasyon deneyleri için seçilen model kirletici metilen mavisinden renk giderimi, sabit konsantrasyon (0,2M) ve üç farklı sıcaklıkta (700, 800 ve 900°C) üretilen partiküller kullanılarak UV-Vis spektroskopisi ile hesaplanmıştır. Deney sonuçlarında, UV-A ışığı altında her 15 dakika aralıkla alınan numunelerde metilen mavisi çözeltisi için tüm deney setlerde renk gideriminin görüldüğü, en fazla giderimin ise 900°C setinde üretilen partiküllerle gerçekleştiği hesaplanmıştır. Ayrıca adsorpsiyon reaksiyonu hız sabitleri her 3 set için hesaplanmıştır.

In this study, one of the widely used nanostructured metal oxide semiconductors ZnO were made composite with one of the noble metals Ag. Ultrasonic Spray Pyrolysis method was used to produce Ag/ZnO nanocomposites starting from 0.05; 0.1; 0.2M silver and zinc ion containing aqueous solutions. Air was selected as a carrier gas into the reaction furnace and flow rate was kept constant for all experiments. Reactions were taken place at the temperature between 700-900°C. XRD, SEM, TEM were used to determine the crystallographic structure, morphology of the produced particles. The morphology for the particles produced via USP method was spherical as proven by SEM and TEM pictures. Crystallite size was determined using Debye-Scherrer equation. Methylene Blue was selected as a model dye for photocatalytic oxidation experiments. Catalysts are produced in the constant concentration of 0.2M at 700, 800 and 900°C reaction temperature. Decoloration was calculated for each experimental set. After irradiation to UV-A, at every 15 minutes, samples were collected and their final concentrations were calculated from UV-Vis spectroscopy. Decolorization and 1st order reaction kinetics were discussed in the photocatalytic characterization. 0.2M-900°C set showed the highest decolorization and highest reaction rate constant.