نانو هیبرید آلی‌فلزی مغناطیسی بر پایه گرافن به‌عنوان کاتالیزوری مؤثر در تخریب آلاینده 2 و4-دی کلرو فنول تحت تابش نور مرئی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

بخش شیمی ،دانشکده علوم پایه، دانشگاه کوثر بجنورد، بجنورد، ایران

10.22036/cr.2021.297375.1153

چکیده

در این کار، یک کاتالیست نانو هیبرید مغناطیسی پالادیم بر پایه گرافن G@Fe3O4@SiO2@Im-Pd با استفاده از یک رویکرد آسان ساخته شد و به‌عنوان فتوکاتالیست بسیار فعال و پایدار در تخریب 4،2-دی کلروفنول تحت تابش نور مرئی، بکار برده شد. تأثیر پارامترهایی مختلف مانند زمان، وابستگی تخریب به حضور کاتالیزور و تابش نور، pH و همچنین قابلیت استفاده مجدد فتوکاتالیست بر عملکرد تخریب، بررسی‌شده است. بهترین بازده جهت تخریب 2و4-دی کلروفنول در pH اسیدی و تحت تابش نور مرئی بدست آمد. وجود نانو ذرات Fe3O4 در کامپوزیت به خصلت مغناطیسی داده و بنابراین می‌توان با استفاده از یک آهنربا خارجی از مخلوط واکنش به‌راحتی بازیافت و به‌طور مکرر استفاده کرد. استفاده از کاتالیزور بازیافت شده پس از پنج مرتبه بازیافت، کاهش محسوسی در فعالیت نشان نداد. همچنین جداسازی مغناطیسی روشی سازگاربامحیط‌زیست جهت جداسازی و بازیابی کاتالیزورها می‌باشد، زیرا استفاده از حلال‌ها را به حداقل رسانده، زمان کار را کاهش می‌دهد، با جلوگیری از اتلاف ماده و اکسیداسیون، از دست دادن کاتالیزور را به حداقل می‌رساند.
کلید واژه

چکیده تصویری

نانو هیبرید آلی‌فلزی مغناطیسی بر پایه گرافن به‌عنوان کاتالیزوری مؤثر در تخریب آلاینده 2 و4-دی کلرو فنول تحت تابش نور مرئی

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Graphene–Magnetic organometallic Nanohybrid as an efficient catalyst for the degradation of 2,4- dichlorophenol under visible light irradiation

نویسنده [English]

  • Razieh Nejat
Chemistry Department, Faculty of science, Kosar University of Bojnord, Iran. Bojnord, Iran.
چکیده [English]

In this work, graphene–magnetic palladium nanohybrid catalyst (G@Fe3O4@SiO2@Im-Pd) has been fabricated via a facile approach, and be developed as a highly active and stable photocatalyst for degradation of 2,4- dichlorophenol (2,4-DCP) under visible light irradiation. The influence of reaction parameters such as time, the dependence of degradation to the presence of the catalyst and light irradiation, pH, and also the reusability of the photocatalyst on the degradation yield have been investigated. The best yield for degradation of 2,4-dichlorophenol was obtained at acidic pH under visible light irradiation. The presence of Fe3O4 nanoparticles in the composite gives it a magnetic property and therefore can be easily recovered from the reaction mixture using an external magnet and used repeatedly. The use of recycled catalyst after five recycling times did not show a significant reduction in activity. Also, Magnetic separation is an environmentally friendly method for the separation and recovery of catalysts, since it minimizes the use of solvents, reduces operation time, minimizes catalyst loss by preventing mass loss and oxidation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • dichlorophenol
  • Graphene
  • Magnetic
  • Photocatalyst
  • Visible light

مراجع

  1. S. Kachbouri, E. Elaloui, Y. Moussaou, Iran. J. Chem. Chem. Eng. 38, 17 (2019).
  2. B. Rani, S. Punniyakoti, N. K. Sahu, New J. Chem. 42, 943 (2018).
  3. P. T. Anastas, J. C. Warner, New York. p. 30 (1998).
  4. E. Paterno, Gazz, Chim. Ital. 39, 237 (1909).
  5. G. Ciamician, Sci. 36, 385 (1912).
  6. G. Ciamician, P. Silber, Chem Ber. 1071 (1908).
  7. L. Zhang, G. Wang, X. Hao, Z. Jin, Y. Wang, Chem. Eng, J. 395, 125113 (2020).
  8. Z. Jin, H. Wang, Q. Ma. Ind. Eng. Chem. Res. 59, 8974 (2020).
  9. Z. Jin, L. Zhang, Sci. Technol. 49, 144 (2020).
  10. R. R. Abdelhameed, H. A. Abdel-Gawad, B. Hegazi, Environ, J. Chem. Eng. 8, 103768 (2020).
  11. H. Khan, N. Usen, D. Boffito, J. Environ. Chem. Eng. 7, 103267 (2019).
  12. W. Wang, G. T. Lee, P. Wang, Z. Qiao, N. Liu, J. J. Wu, Sep. Purify. Technol. 237, 116469 (2020).
  13. J. M. R. Narayanam, C. R. J. Stephenson, Soc. Rev. 40, 102 (2011).
  14. J. Du, T. P. Yoon, J. Am. Chem. Soc. 131, 14604 (2009).
  15. M. A. Ischay, Z. Lu, T. P. Yoon, J. Am. Chem. Soc. 132, 8572 (2010).
  16. T. Wu, L. H. Weng, G. X. Jin, Chem. Commun. 48, 4435 (2012).
  17. T. Noel, Green Process Synth. 2, 297 (2013).
  18. A. Juris, V. Balzani, F. Barigelletti, S. Campagna, P. A. Chem. Rev. 84, 85 (1988).
  19. A. Inagaki, M. Akita, Chem. Rev. 254, 1220 (2010).
  20. M. N. Hopkinson, B. Sahoo, J. L. Li, F. Glorius, Chem. Eur. J. 20, 3874 (2014).
  21. A. Inagaki, H. Nakagawa, M. Akita, K. Inoue, M. Sakai, M. Fujii, Dalton Trans. 6709 (2008).
  22. D. Kalyani, K. B. McMurtrey, S. R. Neufeldt, M. S. Sanford, J. Am. Chem. Soc. 133, 18566 (2011).
  23. S. R. Neufeldt, M. S. Sanford, Adv. Synth. Catal. 354, 3517 (2012).
  24. S. B. Lang, K. M. O. Nele, J. A. Tunge, J. Am. Chem. Soc. 136, 13606 (2014).
  25. J. Xuan, T. T. Zeng, Z. J. Feng, Q. H. Deng, J. R. Chen, L. Q. Lu, W. J. Xiao, H. Alper, Angew. Chem. Int. Ed. 127, 1645 (2015).
  26. Y. Ye, M. S. Sanford, J. Am. Chem. Soc. 134, 9034 (2012).
  27. B. Sahoo, M. N. Hopkinson, F. Glorius, J. Am. Chem. Soc. 135, 5505 (2013).
  28. X. Z. Shu, M. Zhang, Y. He, H. Frei, F. D. Toste. J. Am. Chem. Soc. 136, 5844 (2014).
  29. M. N. Hopkinson, B. Sahoo, F. Glorius, Adv. Synth. Catal. 356, 2794 (2014).
  30. J. C. Tellis, D. N. Primer, G. A. Molander, Sci. 345, 433, (2014).
  31. L. Chu, J. M. Lipshultz, D. W. C. MacMillan, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 7929 (2015).
  32. D. P. Shelar, T. T. Li, Y. Chen, W. F. Fu, Chem. Plus. Chem. 80, 1541 (2015).
  33. S. M. Pradeepa, H. S. B. Naik, B. V. Kumar, K. I. Priyadarsini, A. Barik, T. R. R. Naik, M. C. Prabhakara, Spectrochim. Acta, Part A. 115, 12 (2013).
  34. T.A. Grusenmeyer, A.W. King, J. T. Mague, J. J. Rack, R. H. Schmehl, Dalton Trans. 43, 17754 (2014).
  35. R. Nejat, M. Chamack, A. Mahjoub, Appl. Organometal. Chem. 31, 3745 (2017).
  36. S. Tehrani Nejad, A. Abolhosseini Shahrnoy, A. Mahjoub, N. Esmaeili Saloumahaleh, Z. Khazaee, Environ. Sci. Pollut. Res. 25, 9969 (2018).
  37. A. Abolhosseini Sh, A. R, Mahjoub, M. Eslami Moghadam, H. Fakhri, J. Mol. Struct. 1076, 568 (2014).
  38. Z. Chen, W. Ren, L. Gao, B. Liu, S. Pei, H. M. Cheng, Nat. Mater. 10, 424 (2011).
  39. S. Mao, Z. Wen, H. Kim, G. Lu, P. Hurley, Chen, J. ACS Nano. 6, 7505 (2012).
  40. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, Firsov, Science 306, 666 (2004).
  41. K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S.Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, B. H. Hong, Nature. 457, 706 (2009).
  42. A. A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao, C.N. Lau, 8, 902 (2008).
  43. C. Lee, Q. Li, W. Kalb, X. Z. Liu, H. Berger, R. W. Carpick, J. Hone, Science 328, 76 (2010).
  44. P. Gong, Z. Ye, L. Yuan, P. Egberts, Carbon, 132, 749 (2018).
  45. A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
  46. D. Deng, K. S. Novoselov, Q. Fu, N. Zheng, Z. Tian, X. Bao, Nat. Nanotechnol. 11, 218 (2016).
  47. T. Fan, D. Pan. H, Zhang, Ind. Eng. Chem. Res. 50, 9009 (2011).
  48. S. Shylesh, V. Schünemann, and W. R. Thiel, Angew. Chem., Int. Ed. 49, 3428 (2010).
  49. Y. Lu, Y. Yin, B. T. Mayers, and Y. Xia, Nano Lett. 2, 183 (2002).
  50. X. S. Li, G. T. Zhu, Y. B. Luo, B. F. Yuan, and Y. Q. Feng, Trends Anal. Chem. 45, 233 (2013).
  51. A. Pachuta-Stec, J. Rzymowska, L. Mazur, E. Mendyk, M. Pitucha, Z. Rzaczynska, Eur. J. Med. Chem. 44, 3788 (2009).
  52. J. R. W. S. Hummers, R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc. 80, 1339 (1958).
  53. M Tanhaei, A. Mahjoub, R Nejat, Catal. Lett. 148, 1549 (2018).
  54. K. M. Nasiruddin, A. Sarwar, Surf. Rev. Lett. 14, 461 (2007).
  55. W. Wan, F. Zhang, S. Yu, R. Zhang, Y. Zhou, New J. Chem. 40, 3040 (2016).
  56. K. S. W. Sing, D. H. Everett, R. A. W. Haul, L. Moscou, R. A. Pierotti, J. Rouqu´erol, T. Siemieniewska, Pure Appl. Chem. 57, 603 (1985).
  57. V. O. Njoku, K. Y. Foo, M. Asif, B. H. Hameed, Chem. Eng. J. 15, 204 (2004).

 

 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 08 مرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 23 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 24 شهریور 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار