سنتز هیدروترمال نانوذرات Sn(Sb)O2 و پوشش‌دهی الکتروفورتیک آن‌ها روی تیتانیوم خالص تجاری برای تخریب الکتروکاتالیستی متیلن بلو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشکده مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشکده مهندسی مواد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، آذربایجان شرقی

چکیده

مقدمه و اهداف: آلودگی پساب‌های حاصل از صنایع نساجی، دارویی و کشاورزی، همواره یکی از مشکلات جدی در زمینه محیط زیست بوده است. با توجه به ساختار پیچیده آلاینده‌های موجود، روش‌های سنتی تصفیه آب اغلب موثر نبوده و یا کارایی پایینی دارند. روش الکتروکاتالیستی که یکی از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته است، دارای قابلیت بسیار بالایی برای حذف آلاینده‌های آلی از پساب‌های صنعتی است. اکسید قلع، به‌طور ذاتی دارای خاصیت الکتروکاتالیستی مناسبی است که با اصلاح ساختاری می‌توان این ویژگی را در آن بهبود بخشید.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، نانوذرات اکسید قلع دوپ شده با آنتیموان (Sn(Sb)O2)، با استفاده از روش هیدروترمال سنتز شدند. بررسی‌های ساختاری ذرات توسط پراش پرتو ایکس، طیف‌سنجی تبدیل فوریه فروسرخ و میکروسکوپی الکترونی روبشی انجام شد. این نانوذرات با استفاده از روش الکتروفورتیک در سطح زیرلایه های تیتانیوم خالص تجاری پوشش داده شد و خواص پوشش، توسط ارزیابی‌های سطحی و آزمون‌های الکتروشیمیایی (طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیائی و ولتامتری چرخه‌ای) بررسی شد. سپس عملکرد الکتروکاتالیستی آن‌ها با تخریب رنگ متیلن‌بلو از محلول های آبی به‌عنوان آلاینده استاندارد ارزیابی شد.
یافته‌ها: نانوذرات Sn(Sb)O2 به روش هیدروترمال سنتز و ساختار آن‌ها توسط آزمون‌های XRD، EDS و FTIR تایید شد. بررسی-های سطح و ضخامت پوشش توسط SEM، کیفیت بالای پوشش‌ الکتروفورتیک را نشان دادند.
نتیجه‌گیری: الکترود ساخته شده در مدت‌ 2 ساعت، بازده تخریب 66 و %89 به ترتیب در محلول های سدیم سولفات و پتاسیم کلرید حاوی ppm 5 متیلن بلو نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Hydrothermal synthesis of Sn(Sb)O2 nanoparticles and their electrophoretic coating on commercial pure titanium for electrocatalytic degradation of methylene blue

نویسندگان [English]

  • Majid shirouye 1
  • keyvan raeissi 2
  • mousa farhadian 3
1 Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
2 Department of materials, Isfahan University of technilogy
3 Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh,, Maragheh,
چکیده [English]

Introduction and Objectives: Pollution of wastewater from textile, pharmaceutical and agricultural industries has always been a serious environmental problem. Due to the complex structure of existing pollutants, traditional water treatment methods are often ineffective or have low efficiency. Electrocatalytic method, which is one of the advanced oxidation processes, has a very high ability to remove organic pollutants from industrial wastewater. Tin oxide inherently has good electrocatalytic properties, which can be improved by structural modification.
Materials and Methods: In this study, antimony-doped tin oxide nanoparticles were synthesized using the hydrothermal method. Structural studies of the particles were carried out by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. Then, these nanoparticles were coated on commercial pure titanium samples using electrophoretic method and the coating properties were investigated by surface evaluations and electrochemical tests (electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry). Then, their electrocatalytic performance was evaluated using methylene blue pigment as a standard pollutant.
Results: Sn(Sb)O2 nanoparticles were successfully obtained by a hydrothermal method and their structure was confirmed by XRD, EDS and FTIR. Surface and coating thickness examinations by SEM showed the high quality of the electrophoretic coating.
Conclusion: The fabricated electrode showed 66 and 89% degradation efficiency in sodium sulfate and potassium chloride solutions containing 5 ppm methylene blue, respectively, within 2 hours.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sn(Sb)O2 nanoparticles
  • hydrothermal synthesis
  • electrophoretic coating
  • electrocatalyst
  • methylene blue

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی