CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi
Yıl: 2020 Cilt: 13 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 369 - 383 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.18185/erzifbed.703223 İndeks Tarihi: 04-01-2022
CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi
Öz: Kaolin yüzeyine CuxZn(1-x)O nanoparçacıkları dekore edilerek kaolin-CuxZn(1-x)O nanokompoziti hazırlandı. Saf kaolinin, saf CuxZn(1-x)O nanoparçacıkları ve hazırlanan bu kaolin-CuxZn(1-x)O nanokompozitin fotokatalitik aktiviteleri UVA ışınları altında Rodamin B boyar maddesinin fotokatalitik bozunması incelenerek değerlendirildi. Bütün numuneler SEM-EDX, XRD, FTIR, ve termik analiz (TG / DTG, DTA) teknikleri kullanılarak karakterize edildi. SEM-EDX ve XRD verileri saf CuxZn(1-x)O nanooksitlerin hekzagonal wurtzite yapısında kristallenmiş ve ZnO’in kristal örgüsünün içerisine bakır iyonlarının girmesiyle genişliği 100-250 nm arası çubuk ve içi boş tüp benzeri nanoyapıların oluştuğunu göstermiştir. Kaolin-CuxZn(1-x)O nanokompozitinde de bu metal oksit nanoyapıların aynı kristal ve morfolojide kaolinin tabakaları arasına sızmadan sadece kilin yüzeyinde dekore olduğu tespit edilmiştir. Kaolin ve CuxZn(1-x)O nanoparçacıkları arasındaki sinerjik etkiden ötürü en iyi fotokatalitik bozunma aktivitesine kaolin- CuxZn(1-x)O nanokompozitinin sahip olduğu ve bozunmanın yalancı birinci dereceden kinetik izlediği belirlendi. Ayrıca bu fotokatalitik bozunmaya ait optimum pH ve katalizör miktarı değerleri tespit edildi.
Anahtar Kelime: Synthesis, Characterization and Photocatalytic Activity of CuxZn(1-x)O Nanoparticles Decorated Kaolinite Nanocomposite
Öz: Kaolinite-CuxZn(1-x)O nanocomposite was prepared by decoration of CuxZn(1-x)O nanoparticles on the kaolinite surface. The photocatalytic activities of raw kaolinite, bare CuxZn(1-x)O and kaolinite-CuxZn(1-x)O nanocomposite were comparatively determined by using degradation of rhodamine B from wastewater under UVA irradiation. All samples were characterized by utilizing SEM-EDX, XRD, FTIR, and thermal analysis (TG / DTG, DTA) techniques. The SEM-EDX and XRD data showed that bare CuxZn(1-x)O nanooxides formed as a rod and hollow tube-like nanostructures via copper ions have entered the ZnO lattice in the hexagonal wurtzite structure during the synthesis. These metaloxide nanoparticles were decorated on the kaolinite surface with same crystallinite and mhorphology without intercalation into kaolinite layers. The synergetic effect between kaolinite and CuxZn(1-x)O nanoparticles showed high activity and the degradation followed pseudo first order kinetics. In adition, the optimum pH and amount of catalyst were determined belong to the this photocatalytic reaction.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Abazari R., Mahjoub A.R., Sanati S., 2016. “Magnetically recoverable Fe3O4-ZnO/AOT nanocomposites: synthesis of a core–shell structure via a novel and mild route for photocatalytic degradation of toxic dyes”, J. Mol. Liq. 223,1133–1142.
- Adeleke, J.T., Theivasanthi T., Thiruppathi M., Swaminathan M., Akomolafe T., Alabi A.B., 2018. “Photocatalytic degradation of methylene blue by ZnO/NiFe2O4 nanoparticles”, Applied Surface Science, 455, 195-200.
- Amorim, C.C., Leão, M.M.D. Moreira, R.F.P.M., Fabris, J.D., Henriques, A.B., 2013. “Performance of blast furnace waste for azo dye degradation through photo-fentonlike processes”, Chem. Eng. J. 224, 59–66.
- Biabani-Ravandi A., Rezaei M., 2012. “Low temperature CO oxidation over Fe-Co mixed oxide nanocatalysts”, Chem. Eng. J. 184, 141–146.
- Bozkurt Çırak B., Çağlar B., Kılınç T., Morkoç Karadeniz S., Erdoğan Y., Kılıç S., Kahveci E., Ekinci A.E., Çırak Ç., 2019. “Synthesis and characterization of ZnO nanorice decorated TiO2 nanotubes for enhanced photocatalytic activity”, Materials Research Bulletin 109, 160-167.
- Carabineiro S.A.C., Bastos S.S.T., Órfão J.J.M., Pereira M.F.R., Delgado J.J., Figueiredo J.L., 2010. “Carbon monoxide oxidation catalysed by exotemplated manganese oxides”, Catal. Lett. 134,217–227.
- Chang J., Ma J., Ma Q.,. Zhang D, Qiao N., Hu M., Ma H., 2016. “Adsorption of methylene blue onto Fe3O4/activated montmorillonite nanocomposite”, Appl. Clay Sci. 119, 132–140.
- Cheng H., Liu Q., Yang J., Ma S., Frost R.L., 2012. “The thermal behavior of kaolinite intercalation complexes-A review” Thermochim. Acta, 545, 1-13.
- Cottet L., Almeida C.A.P., Naidek N., Viante M.F., Lopes M.C., Debacher N.A., 2014. “Adsorption characteristics of montmorillonite clay modified with iron oxide with respect to methylene blue in aqueous media”, Appl. Clay Sci. 95,25–31.
- Çağlar B., 2012. “Structural characterization of kaolinite-nicotinamide intercalation composite”, Journal of Molecular Structure, 1020, 48–55.
- Çağlar B., Çırak Ç., Tabak A., Afşin B., Eren E., 2013. ‘‘Covalent grafting of pyridine-2- methanol into kaolinite layers’’, Journal of Molecular Structure , 1032, 12–22.
- Çağlar, B., Keleş Güner, E., Keleş, K., Özdokur, K.V., Çubuk, O., Çoldur, F., Çağlar, S., Topcu, C., Tabak, A., 2018. “Fe3O4 nanoparticles decorated smectite nanocomposite: characterization, photocatalytic and electrocatalytic activities”. Solid State Sci. 83, 122–136.
- Dědková K., Kutláková K., Mamulová M., Kukutschová J., 2016. “The Study of the Antibacterial Activity of Kaolinite/ZnO Composites”, Advanced Science Letters,22, 3, 695-698.
- De León M.A., Sergio M., Bussi J., 2013. Iron-pillared clays as catalysts for dye removal by the heterogeneous photo-Fenton technique, React. Kinet. Mech. Catal. 110, 101–117.
- Fakhri A., Azad M., Tahami S., 2017. “Degradation of toxin via ultraviolet and sunlight photocatalysis using ZnO quantum dots/CuO nanosheets composites: preparation and characterization studies”. J Mater Sci Mater Electron 28 (21) ,1–6.
- Fatimah I., Wang S., Wulandari D., 2011. “ZnO/montmorillonite for photocatalytic and photochemical degradation of methylene blue”, Appl. Clay Sci. 53, 553–560.
- Gan P.P., Li S.F.Y., 2013. “Efficient removal of Rhodamine B using a rice hull-based silica supported iron catalyst by Fenton-like process”, Chem. Eng. J. 229, 351–363.
- Gayaa U.I., Abdullah A.H., Zainal Z., Husseın M.Z., 2009. “Photocatalytic treatment of 4- chlorophenol in aqueous ZnO suspensions: Intermediates, influence of dosage and inorganic anions”, Journal of Hazardous Materials 168, 57–63.
- Ghosh S., Goudar V.S., Padmalekha K.G., Bhat S.V. , Indi S.S., Vasan H.N., 2012. “ZnO/Ag nanohybrid: synthesis, characterization, synergistic antibacterial activity and its mechanism”. Rsc Adv 2(3):930–940.
- Gusain, R., Gupta K., Joshi P., Khatri O.P., 2019, “Adsorptive removal and photocatalytic degradation of organic pollutants using metal oxides and their composites: A comprehensive review”, Advances in Colloid and Interface Science, 272, 102009.
- Karlsson H.L., Cronholm P., Gustafsson J., Möller L., 2008. “Copper Oxide Nanoparticles Are Highly Toxic: A Comparison between Metal Oxide Nanoparticles and Carbon Nanotubes”, Chem. Res. Toxicol., 21, 9, 1726-1732.
- Kumar P., Joshi C., Barras A., Sieber B., Addad A., Boussekey L., Szunerits S., Boukherroub R., Suman L.J., 2017. “Core– shell structured reduced graphene oxide wrapped magnetically separable rGO@CuZnO@Fe3O4 microspheres as superior photocatalyst for CO2 reduction under visible light”, Applied Catalysis B: Environmental, 205, 654-665.
- Kuşvuran E., Gulnaz O., Irmak S., Atanur O.M., Yavuz H.I., Erbatur O., 2004. “Comparison of several advanced oxidation processes for the decolorization of Reactive Red 120 azo dye in aqueous solution”, J. Hazard Mater. 109, 85–93.
- Kutláková K.M., Jonáš T., Peikertová P., 2015. ‘‘Functional and eco-friendly nanocomposite kaolinite/ZnO with high photocatalytic activity’’, Applied Catalysis B: Environmental, 162, 392-400.
- Kutláková, K.M., Peikertová, P., Hroch, D., Herman, L., Tokarský J., 2019. ‘‘Photoactive and Non-Hazardous Kaolinite/ZnO Nanocomposite: Characterization and Reproducibility of the Preparation Process’’, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 19, 5, 2862-2868.
- Li, W. Wan D., Wang, Chen G. K., Hu Q., Lu L., 2016. “Heterogeneous Fenton degradation of Orange II by immobilization of Fe3O4 nanoparticles onto Al-Fe pillared bentonite”, Kor. J. Chem. Eng. 33, 1557–1564.
- Li X., Che Y., Lv Y., Liu F., Wang Y., Zhao C., Liu C., 2019. “Synthesis and characterization of CuZnO@GO nanocomposites and their enhanced antibacterial activity with visible light”, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 89, 672–684.
- Mardani H.R., Forouzani M., Ziari M., Biparva P., 2015. “Visible light photodegradation of methylene blue over Fe or Cu promoted ZnO nanoparticles”, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 141, 27-33.
- Navalon S., Alvaro M., Garcia H., 2010. “Heterogeneous Fenton catalysts based on clays, silicas and zeolites”, Appl. Catal. B Environ. 99, 1–26.
- Pandian L., Rajasekaran R. and Govindan, P., 2018. “Synthesis, characterization and application of Cu doped ZnO nanocatalyst for photocatalytic ozonation of textile dye and study of its reusability”, Materials Research Express, 5, 11.
- Ptacek P., Kubatova D., Havlica J., Branstetr J., Soukal F., Opravil T., 2010. Powder Technol. 204 , 222.
- Rauf M.A., Meetani M.A., Hisaindee S., 2011. “An overview on the photocatalytic degradation of azo dyes in the presence of TiO2 doped with selective transition metals, Desalination 276, 13–27.
- Reemtsma, T., Jekel, M., 2006. “Organic pollutants in the water cycle: properties, occurrence”, Analysis and Environmental Relevance of Polar Compounds. Roduner, E. 2006. “Size matters: why nanomaterials are different”. Chem. Soc. Rev. 35(7), 583–592.
- Saravanan R., Karthikeyan S., Gupta V.K., Sekaran G., Narayanan V., Stephen A., 2013. “Enhanced photocatalytic activity of ZnO/CuO nanocomposite for the degradation of textile dye on visible light illumination”, Mater. Sci. Eng. C 33, 91–98.
- Shekofteh-Gohari M., Habibi-Yangjeh A., 2015.“Ternary ZnO/ Ag3VO4/ Fe3O4/ nanocomposites: novel magnetically separable photocatalyst for efficiently degradation of dye pollutants under visiblelight irradiation, Solid State Sci. 48, 177–185.
- Shekofteh-Gohari M., Habibi-Yangjeh A., 2016. “Fabrication of novel magnetically separable visible-light-driven photocatalysts through photosensitization of Fe3O4/ZnO with CuWO4”, J. Ind. Eng. Chem. 44, 174–184.
- Wan D., Li W., Wang G., Chen K., Lu L., Hu Q., 2015. “Adsorption and heterogeneous degradation of rhodamine B on the surface of magnetic bentonite material”, Appl. Surf. Sci. 349, 988–996.
- Wan D., Wang G., Li W., Wei X., 2017. “Investigation into the morphology and structure of magnetic bentonite nanocomposites with their catalytic activity”, Appl. Surf. Sci. 413, 398–407.
- Wang W., Tadé M.O., Shao Z., 2015. “Research progress of perovskite materials in photocatalysis- and photovoltaics-related energy conversion and environmental treatment”, Chem. Soc. Rev. 44, 5371–5408.
- Yang S., Yuan P., He H., Qin Z., Zhou Q., Zhu J., Liu D., 2012. Appl. Clay Sci. 62–63, 8.
- Zhou C.H., Zhang D., Tong D.S., Wu L.M., Yu W.H., Ismadji S., 2012. “Paper-like composites of cellulose acetate-organomontmorillonite for removal of hazardous anionic dye in water”, Chem. Eng. J. 209, 223–234.
- Ruiz-Hitzky E.,, Aranda P., Akkari M., Khaorapapong N., and Ogawa M., 2019. “Photoactive nanoarchitectures based on clays incorporating TiO2 and ZnO nanoparticles”, Beilstein J. Nanotechnol. 10, 1140–1156.
| APA | KELES GÜNER E, Caglar B (2020). CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. , 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| Chicago | KELES GÜNER EDA,Caglar Bulent CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. (2020): 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| MLA | KELES GÜNER EDA,Caglar Bulent CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. , 2020, ss.369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| AMA | KELES GÜNER E,Caglar B CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. . 2020; 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| Vancouver | KELES GÜNER E,Caglar B CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. . 2020; 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| IEEE | KELES GÜNER E,Caglar B "CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi." , ss.369 - 383, 2020. 10.18185/erzifbed.703223 |
| ISNAD | KELES GÜNER, EDA - Caglar, Bulent. "CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi". (2020), 369-383. https://doi.org/10.18185/erzifbed.703223 |
| APA | KELES GÜNER E, Caglar B (2020). CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 13(2), 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| Chicago | KELES GÜNER EDA,Caglar Bulent CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 13, no.2 (2020): 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| MLA | KELES GÜNER EDA,Caglar Bulent CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.13, no.2, 2020, ss.369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| AMA | KELES GÜNER E,Caglar B CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2020; 13(2): 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| Vancouver | KELES GÜNER E,Caglar B CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2020; 13(2): 369 - 383. 10.18185/erzifbed.703223 |
| IEEE | KELES GÜNER E,Caglar B "CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi." Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 13, ss.369 - 383, 2020. 10.18185/erzifbed.703223 |
| ISNAD | KELES GÜNER, EDA - Caglar, Bulent. "CuxZn(1-x)O Nanoparçacıklarıyla Dekore Edilmiş Kaolin Nanokompozitinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Fotokatalitik Aktivitesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 13/2 (2020), 369-383. https://doi.org/10.18185/erzifbed.703223 |
