|
3.2. Rux oksidi nanostrukturalarini mikrostrukturaviy taxlili
Past haroratda gidrotermal usulda ZnSO4 tarkibli ishqoriy eritmada 70°C sintezlangan ZnO nanostrukturalarini mikrostrukturaviy tahlili XRD rentgen difraktometrik tahlili yordamida tadqiq etildi. ZnO nanostrukturalarini olingan rentgen diffraktogrammasi 3.3- rasmda keltirilgan. Diffraktogrammada 2Θ 31.76°, 34.4°, 36.24°, 56.6°, 62.88°, 66.32°, 67.96°, va 69.08° burchaklarda geksagonal ZnO uchun mos bo‘lgan (100), (002), (101), (102), (110), (103), (200), va (201) tekisliklarini diffraksion piklarni korish mumkin.
3.3- rasm. ZnO nanostrukturalarini rentgen difraktogrammasi.
3.3. Rux oksidi nanostrukturalarini fotokatalitik hossalari
Sintezlangan ZnO nanostrukturalarning fotokatalitik xususiyatlari UB nur ta’siri ostida MK bo‘yog‘ini eritmasini parchalanishini kuzatish orqali o‘rganildi. Metil ko‘k bo‘yog‘© tadqiqotda model bo‘yoq sifatida ko‘p qo‘llaniladi. 3.4-rasmda MK bo‘yoq eritmasining ZnO nanostruktura namunalari ishtirokida vaqtga bog‘liq absorbsion spektrlari keltirilgan. Bundan ko‘rinib turibdiki, 664 nm da kuzatilgan BK absorbsion cho‘qqisi fotokatalitik reaksiya davomida asta-sekin kamayib bormoqda, bu esa eritmadagi MK konsentratsiyasini kamayganligida dalolat beradi.
3.4- rasm. ZnO nanostrukturalari ishtirokida Bkni fotokatalitik parchalanishi. (a) ZnO nanoS-1namuna uchun, (b) ZnO nanoS-2 namuna uchun va (c) faqat MK uchun.
Shuni ta’kidlash mumkinki, fotokatalitik parchalanish 3.4(b) rasmdagi ZnOnanoS-2 namunasiga nisbatan 3.4(a) rasmdagi ZnOnanoS-1 namunada faolroq amalga oshgani ko‘rinib turibdi. Bundan tashqari, nazorat testi sifatida BK eritmasiga hech qanday katalizator kiritmasdan UB nur tasirida brogan reaksiya natijalari 3.4(c) rasmda keltirilgan. Natijadan absorpsion cho‘qqini deyarli o‘zgarmaganligi ko‘rishimiz mumkin. Bu, o‘z navbatida katalizator ishtirokisiz MK parchalanmay, konsentrasiyasi o‘zgarmasligini bildiradi.
Fotokatalizator materiallar ishtirokida MK ning parchalanish tezligi haqida ko‘proq ma’lumotga ega bo‘lish uchun MK eritmasi konsentrasiyasini solishtirma eritma bilan normallashtirilgan (C/C0) qiymatlarini reaksiya vaqtiga borg‘liqlik grafigi qurilib 3.5(a) – rasmda keltirildi.
3.5-Rasm. ZnO nanostrukturalarini MKni fotokatalitik parchalanish hossalari. (a) MK parchalanishining C/C0 vs vaqt grafigi. (b) MK parchalanishining LnC/C0 vs vaqt grafigi.
Natijadan ko‘rish mumkinki, ZnOnanoS-1 namunasi 25 min davomida MK ni to‘liq parchalagan. Vaholanki ZnOnanoS-2 namunasi ishtirokida brogan reaksiyada MK ba’lum bir konsentrasiyada hali eritmada mavjudligi kuzatildi. Bundan tashqari, qiyoslash uchun tekshirilgan fotokatalizator qoshilmagan holdagi tajribada BK konsentratsiyasi umuman kamaymaganligini ko‘rishimiz mumkin.
Yarimo‘tkazgichli nanomateriallar asosidagi MK ning fotodegradatsiyasi Lengmyur-Xinshelvudning (Langmuir-Hinshelwood) psevdo-birinchi tartibli kinetikasiga bo‘y sinadi va uning parchalanishi kinetikasi miqdoriy jihatdan quyidagi tenglamadan aniqlandi:
ln(Ct /C0 ) =-kt, (3.1)
Bu yerda C0 and Ct lar bo‘yoqning 0 and t vaqtdagi konsentratsiyalarini, va k psevdo-birinchi tartibli kinetikasi doimiysi.
3.5- rasmda fotokataliz reaksiya vaqtini Ln(Ct/C0) ga bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Reaksiya vaqt konstantasi k ni ZnOnanoS-1, ZnOnanoS-2 va MK lar uchun ozgarishi mos ravishda 0,1483, 0,06987 va 3,65937 x 10-4 min-1ga teng. Natijalardan shunni ko;rish mumkinki, ZnOnanoS-1 namunani fotokatalitik faolligi ZnOnanoS-2 namunaga nisbatan ancha yuqori.
3.6-rasm. (a) Yorig‘liq ta’sirida yarimo‘tkazgich fotokatalizator sirtida oksidlanish-qaytarilish reaksiyasini sxematik tasviri. (b) Metil ko‘k molekulasini fotokatalitik parchalanishi.
ZnO nanostrukturalarning UB nurlanishi ostidagi fotokatalitik mexanizmi 3.6(a)-rasmda sxematik tarzda tasvirlangangan. Yarimo‘tkazgich ZnO fotokatalizatorda yorug‘liq ta’siri ostida valet zona elektronlarini o‘tkazuvchi zonaga o‘tadi va suyuqlikda qaytarilish raksiyasida ishtrirok etadi. Valent zonada qolgan kavaklar yarimo‘tkazgich/suyuqlik chegarasida suyuqlikni oksidlanish reaksiyasida ishtirok etadi. Natijada suyuqlikda ●OH-, OH, ●O2- kabi gidroksil guruxlar va superoksid kislorod birikmalari xosil bo‘ladi. Bunday birikmalar ota kuchli oksidlovchi vosida bo‘lib suyuqlik tarkibidagi MK molekulalarini parchalashga kirishadi. Natijada, MK molekulalari CO2 va suvgacha parchalanadi (3.6(b) rasm). Bu yerda MK model molekula sifatida qollanilgan bo‘lib u o‘nida suv yoki boshqa zararli organik birikma bo‘lishi mumkin. Suv bo‘lgan xolatda, suv tashkil etuvchilari H2 va O2 ga parchalanadi, natijada H2 gazini olish mumkin. Zararli organik birikmalar bo‘lgan xolatda, bu birikmalar molekulalari parchalanadi. Natijada, bunday usulni qo‘llab xavo yoki oqava suvlarning tarkibidagi zararli organik birikmalardan tozzalashda qo‘llash mumkin.
Bizni xolatimizda ikki xil shaklga ega bo‘lgan ZnO nanostrukturalari sintezlandi va ularning birini fotokatalitik faolligi ikkinchisidan afzalroq. Buni sababini fizik moxiyatini tushuntirishni quyidagi 3.7-rasmda ko‘rsatish mumkin. 3.7-rasmda sintezlangan ikki xil, ZnO nanoS-1 va , ZnO nanoS-2, namunalar shakli keltirilgan. ZnOnanoS-1 namunani fotokatalitik afzalligi tarmoqlangan shklga egaligi va tashkil etuvchi tarmoqlarining o‘lchamlari nanoo‘lchamda ekanligidir. Bunday tuzulishga ega obyekt solishtirma sirt maydoni ancha katta bo‘lib fotokatalitik faol markazlari soni ko‘p miqdorda. Qolaversa, nanoo‘lchamli tashkil etuvchilarida zaryad tashuvchilarning rekombinatsiyasi nisbatan kam bo‘ladi. Bundan tashqari, tarmoqlangan, shoxsimon tuzilishi tufayli yorug‘likni yutilishi nisbatan samaraliroq amalga oshadi. ZnOnanoS-2 namunada esa, yorug‘lik yutilish samaradorligi nisbatan past va o‘lchamlari mikrometr darajada bo‘lganligi uchun zaryad tashuvchilarning rekombinasiyasi nisbatan ko‘p.
3.7-rasm. sintezlangan turli shkl va o‘lchamga ega ZnO nanostrukturalarining fotokatalitik faolligining sxematik tasviri.
Do'stlaringiz bilan baham: |
