سنتز نانو کامپوزیت کبالت اکسید/کادمیم آلومینا جهت حذف رنگ از محیط آبی تحت نور مرئی

در سال های اخیر، آلودگی ناشی از پساب های صنعتی و مواد شیمیایی به یکی از چالش های اصلی زیست محیطی تبدیل شده است. در میان روش های مختلف تصفیه، فناوری فتوکاتالیستی به دلیل کارایی بالا، سازگاری زیست محیطی و هزینه پایین، موردتوجه ویژه قرارگرفته است. در این پژوهش، نانو کامپوزیت کبالت اکسید/کادمیم آلومینا (Co₃O₄/CdAl₂O₄) از پیش ماده ZIF-۶۷ به روش حرارتی سنتز و عملکرد فتوکاتالیستی آن در حذف رنگ های آلی دایرکت بلو و بیسیک یلو از محلول های آبی بررسی شد. نانو ذرات Co₃O₄ و CdAl₂O₄ به ترتیب به روش های حرارتی و هیدروترمال تهیه شدند و سپس با استفاده از فراصوت و حرارت دهی در راکتور هیدروترمال، نانو کامپوزیت نهایی تشکیل گردید. نتایج آنالیز XRD و FTIR حضور هم زمان فازهای کبالت اکسید و کادمیم آلومینا و تشکیل ساختار اسپینلی پایدار را تایید کردند. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که نانو کامپوزیت دارای ساختار ترکیبی کروی-میله ای با پراکندگی یکنواخت است. آزمون های فتوکاتالیستی نشان دادند که شرایط بهینه برای حذف رنگ دایرکت بلو در pH=۲ و برای بیسیک یلو در pH=۱۲ با مقدار کاتالیست ۰.۰۱ گرم و غلظت اولیه ppm ۱۰ حاصل می شود. با افزایش غلظت اولیه رنگ، راندمان حذف کاهش یافت. مدل سازی سینتیکی نشان داد که فرآیند تخریب از مدل شبه مرتبه اول پیروی می کند. مکانیسم پیشنهادی شامل تولید جفت های الکترون-حفره در اثر تابش نور و تشکیل رادیکال های فعال نظیر ·O₂⁻ و ·OH است که منجر به تجزیه کامل مولکول های رنگی به ترکیبات ساده تر مانند H₂O و CO₂ می شوند. نتایج حاکی از آن است که نانو کامپوزیت Co₃O₄/CdAl₂O₄ با جذب موثر نور مرئی، جدایش مناسب حامل های بار و پایداری بالا، پتانسیل بالایی برای استفاده در تصفیه پساب های صنعتی و حذف آلاینده های آلی دارد.

کلیدواژه ها:

کبالت اکسید ، کادمیم آلومینا ، فوتوکاتالیست ، نانو کامپوزیت