شهرام قاسمی میر

در کار تحقیقاتی حاضر، نانوساختارهای روی اکسید (ZnO) و روی اکسید دوپه شده با نیتروژن (N-ZnO)به روش ترسیب شیمیایی سنتز شدند. سپس، هیبرید آن ها با نانوورقه های گرافن اکسید (GO) در محلول آبی تهیه شدند. نمونه-های تهیه شده با فنون مختلفی نظیر پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترون روبشی گسیل میدانی(FE-SEM) ، میکروسکوپی الکترون عبوری(TEM) ، طیف بینی پراکنش انرژی (EDS)، طیف سنجی مرئی-فرابنفش (UV-vis)، طیف بینی زیرقرمز تبدیل فوریه (FT-IR) و جذب و واجذب N2 (BET) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از FE-SEM برای نمونه های تهیه شده، بیانگر حصول نانوذرات ZnO (میانگین قطر ذراتnm : 50)، نانوذرات N-ZnO (میانگین قطر ذرات: nm 27)، نانوهیبرید ZnO/GO (میانگین قطر ذرات: nm 35) و N-ZnO/GO (میانگین قطر ذرات: nm 24) می باشند. درصد عناصر موجود در نمونه ها توسط EDS بدست آمد و گروه های عاملی موجود در آن ها، توسط FT-IR مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از الگوی XRD، ساختار هگزاگونال ورتزیت برای نمونه ها بدست آمد. همچنین، مساحت سطح ویژه نانوهیبرید ZnO/GO و N-ZnO/GOبه ترتیب 1/27 و m2g-16/28 بدست آمد. نتایج حاصل از دوپه کردن نیتروژن در ZnO، افزایش جذب نور مرئی و کاهش در اندازه بلور ها بود. نانوساختار N-ZnO پوشش داده شده بر روی نانوورقه های GO به عنوان کاتالیزگر نوری برای تخریب نوری رنگ متیلن بلو (MB) مورد استفاده قرار گرفت. فعالیت فتوکاتالیزی در تخریب رنگ MB در نورخورشید طبیعی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد نیتروژن در شبکه ZnO به هم می پیوندد که مانع افزایش اندازه دانه ها می شود. همچنین، استفاده از نانوورقه های GO از بازترکیب جفت الکترون-حفره ها جلوگیری کرده و فعالیت کاتالیزوری را بهبود می بخشد. اثر غلظت کاتالیزگر، زمان تابش دهی و سینتیک تخریب رنگ MB مورد بررسی قرار گرفت. تخریب کامل رنگ MB، با به کارگیری پارامترهای عملیاتی بهینه با 1/8 mg/mL برای کاتالیزگر نوری (ZnO و ZnO/GO) و 1/5 mg/mL برای کاتالیزگر نوری N-ZnO) و N-ZnO/GO) به ترتیب در زمان های 45، 20، 25 و10 دقیقه تحت شرایط نورخورشید طبیعی انجام گرفت. بر این اساس تخریب کامل رنگ MB در زمان کوتاه تری با فعالیت فتوکاتالیزی بالاتری، به دلیل اثر هم افزایی نیتروژن و نانوورقه های GO بر روی ZnO، تحت شرایط نورخورشید طبیعی مشاهده شد.