آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا با نانوذرات کامپوزیتی سریا-آلومینا جهت بهبود عملکرد فتوکاتالیستی در تصفیه پساب رنگی

در پژوهش حاضر، تاثیر آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا با مقادیر مختلف از نانوذرات کامپوزیتی سریا-آلومینا بر خواص و کارآیی فتوکاتالیستی در فرآیند تصفیه آب آلوده به آلاینده رنگی متیل اورانژ مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. بدین منظور، در ابتدا نانوذرات آلومینای کامپوزیتی حاوی wt.% ۳۰ سریا با استفاده از روش تلقیح سنتز شدند و سپس مقادیر متفاوتی از آن (۱، ۵/۲ و wt.% ۵) در محلول پیش ساز تیتانیا پراکنده شده و برای تهیه نانوالیاف تیتانیای آلاییده به نانوذرات الکتروریسی شدند. نانوذرات سریا-آلومینا و نانوالیاف کامپوزیتی بهینه با استفاده از آنالیزهای XRD ،FESEM و EDX مشخصه یابی شدند. تشکیل فازهای کریستالی سریا و آلومینا و نیز شناسایی عناصر اکسیژن، آلومینیوم و سریم به ترتیب در آنالیزهای XRD و EDX صحت سنتز نانوذرات کامپوزیتی سریا-آلومینا را تایید کردند. نتایج آنالیزهای شناسایی نشان دادند که آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا با مقدار مناسب از نانوذرات سریا-آلومینا سبب تغییر محسوسی در ساختار کریستالی و مورفولوژی نانوالیاف تیتانیا نمی شود. شناسایی عناصر آلومینیوم و سریم موید حضور نانوذرات سریا-آلومینا در ساختار نانوالیاف تیتانیای آلایش یافته بود. با توجه به نتایج عملکردی، مشخص شد که آلایش ساختاری با نانوذرات ظرفیت جذب نانوالیاف تیتانیا را افزایش می دهد. بعلاوه،  wt.% ۱ به عنوان مقدار بهینه نانوذرات سریا-آلومینا جهت آلایش ساختاری نانوالیاف انتخاب شد. این نانوالیاف توانست در مدت زمان ۲ ساعت تابش نور UV تقریبا ۷۴% از آلاینده رنگی را تخریب نماید. با افزایش مقدار نانوذرات، راندمان حذف نانوالیاف به تدریج کاهش یافت که می توان آن را به کاهش تعداد سایت های فعال در دسترس و مسدود شدن سایت های تیتانیا با نانوذرات و نیز احتمالا افزایش میزان بازترکیبی جفت های الکترون-حفره نسبت داد. بررسی مدل های سینتیکی مختلف برای نانوالیاف آلایش یافته بهینه نشان داد که نتایج حاصل از تجزیه نوری متیل اورانژ با مدل سینتیکی مرتبه اول بیشترین مطابقت را دارد (۹۹/۰