การใช้ฝุ่นผงสังกะสีสำหรับการเตรียมวัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซิงก์ออกไซด์/กราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์เพื่อการสลายสีย้อม

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซิงก์ออกไซด์ (ZnO) โดยใช้ของเสียฝุ่นผงสังกะสีที่ได้จากกระบวนการชุบโลหะแบบจุ่มร้อนเป็นสารตั้งต้นผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัล โดยศึกษาอิทธิพลของชนิดกรดที่ใช้ในการละลายฝุ่นผงสังกะสีและความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ใช้ในการตกตะกอนซิงก์ออกไซด์ ที่มีผลต่อเฟส สัณฐานวิทยา พื้นที่ผิวจำเพาะ และสมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงโดยการย่อยสลายสีย้อมอินทรีย์โรดามีนบีภายใต้การฉายแสงยูวี อนุภาคซิงก์ออกไซด์รูปทรงแบบแท่งที่เตรียมจากการละลายด้วยกรดไนตริกและตกตะกอนด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 6 M (ZnO(N-6M)) และผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่วโมง ให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมสูงที่สุด (89.7%) ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมของซิงก์ออกไซด์ทางการค้า (92.7%) งานวิจัยนี้ยังศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็นของซิงก์ออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ผ่านการเตรียมเป็นวัสดุเชิงประกอบกับกราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ (g-C3N4) ทั้งนี้วัสดุเชิงประกอบ ZnO/g-C3N4 ที่เตรียมด้วยวิธีการบดผสมทางกายภาพ การกระจายผสมในตัวกลาง และการเผาแคลไซน์ร่วมระหว่าง ZnO และ g-C3N4 แสดงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงสำหรับการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็นต่ำกว่าประสิทธิภาพของ g-C3N4 เพียงอย่างเดียวอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่วัสดุเชิงประกอบ ZnO/g-C3N4 ที่สังเคราะห์ด้วยวิธีโซลโวเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง (1Z/gCN_Solv.150) แสดงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงที่ดีที่สุด สูงถึง 97.9% ซึ่งมีค่าสูงกว่าประสิทธิภาพการใช้ g-C3N4 เพียงอย่างเดียวอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากวัสดุเชิงประกอบมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงกว่า(68.4 m2/g) และเกิดการสร้างโครงสร้างแบบเฮเทอโรจังก์ชันใน 1Z/gCN_Solv.150 ส่งผลให้มีอัตราการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮลต่ำกว่า