سنتز سبز نانوکامپوزیت های اکسید روی دوپ‌شده با سریم برای تخریب فوتوکاتالیستی متیلن بلو و رودامین بی در محلول آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه بناب، بناب، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه بناب، بناب، ایران

3 دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه بناب، بناب، ایران

10.22078/pr.2025.5704.3531

چکیده

در این پژوهش، فوتوکاتالیست‌های ZnO دوپ‌شده با مقادیر وزنی مختلف از سریم و با استفاده از روش سنتز سبز، سنتز شده و برای حذف آلاینده‌های رنگی متیلن بلو و رودامین بررسی شدند. افزودن Ce تا 3%، باعث کاهش اندازه ذرات، یکنواختی توزیع ذرات و افزایش سطح ویژه و بهبود خواص ساختاری و نوری منجر گردید. با این حال، افزایش Ce به 5 %، موجب تجمع ذرات، کاهش سطح ویژه و توزیع ناهمگن به دلیل اشباع دوپینگ و عدم ورود کامل Ce به شبکه ZnO شد. دوپینگ با Ce همچنین موجب کاهش گاف انرژی شد.، به طوری که مقدار آن برای ZnO خالص و دوپ شده با 3% وزنی از سریم (ZnCe3) به ترتیب eV 3/2 و eV 2/95 بود. همچنین، ZnCe3 با تخریب 94/6 % متیلن بلو و 93/9 % رودامین بی در مدت min 180، بهترین عملکرد را نشان داد. این کارایی بالا به گاف انرژی کمتر، سطح ویژه بالاتر، توزیع یکنواخت ذرات و جدایش بهینه الکترون-حفره نسبت داده می شود. نتایج نشان میدهد که دوپ نمودن ZnO با مقدار بهینه سریم (3 % وزنی) و بهره‌گیری از روش سنتز سبز، موجب بهبود چشمگیر کارایی فوتوکاتالیستی آن در حذف رنگ های آلی می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Green synthesis of Ce-doped ZnO nanocomposites for photocatalytic degradation of methylene blue and rhodamine B in aqueous solution

نویسندگان [English]

  • Seyed Mehdi Sajjadi 1
  • Amin Mohammadpour 2
  • Habib Etemadi 3
1 Department of Chemical engineering. University of Bonab, Bonab. Iran
2 Department of Chemical Engineering, University of Bonab, Bonab, Iran
3 Department of Polymer Engineering, University of Bonab, Bonab, Iran
چکیده [English]

In this study, ZnO photocatalysts doped with various weight percentages of cerium were synthesized using a green synthesis method and applied for the removal of dye pollutants, namely methylene blue and rhodamine B. The addition of Ce up to 3 wt% led to a reduction in particle size, more uniform particle distribution, increased specific surface area, and improved structural and optical properties. However, increasing the Ce content to 5 wt% resulted in particle aggregation, reduced surface area, and non-uniform distribution due to doping saturation and the incomplete incorporation of Ce into the ZnO lattice. Ce doping also reduced the band gap energy, with values of 3.2 eV for pure ZnO and 2.95 eV for the ZnO doped with 3 wt% Ce (ZnCe3). Among the samples, ZnCe3 exhibited the best performance, achieving 94.6% degradation of methylene blue and 93.9% of rhodamine B within 180 minutes. This high efficiency is attributed to the narrower band gap, higher surface area, uniform particle distribution, and enhanced electron–hole separation. Overall, the results demonstrate that doping ZnO with an optimal amount of cerium (3 wt %) combined with green synthesis significantly enhances its photocatalytic efficiency in the degradation of organic dyes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ZnO Photocatalyst
  • Cerium Doping
  • Green Synthesis
  • Dye Degradation
  • Water Treatment