بررسی بر نانوذرات ZnO به عنوان کاتالیزور نوری خورشیدی: سنتز ، مکانیسم ها و کاربردها

A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications

چکیده
1- مقدمه
2- مبانی و مکانیسم کاتالیز نوری اکسید روی
3- مواد نانوساختار اکسید روی
3-1- طبقه بندی اکسید روی
3-2- سنتز نانو ساختار اکسید روی
4- بهبود اکسید روی به عنوان کاتالیزور نوری
4-1- دوپینگ یا ناخالص سازی فلز ی/ غیر فلزی
4-2- جفت شدگی اکسید روی با دیگر نیمه هادی ها
4-3- جفت شدگی مولفه نانوکربن با اکسید روی
4-4- کنترل شکل و رشد کریستال
4-5- اصلاح سطح اکسید روی
5- مقایسه بی تحرک سازی کاتالیزور نوری و سیستم تعلیق
6- چشم اندازها و چالش های آتی
7- نتیجه گیری ها

چکیده

آلاینده های آلی پایدار (POP) مواد شیمیایی مبتنی بر کربن هستند که در برابر تجزیه زیست محیطی مقاوم بوده و از طریق فرآیندهای تصفیه به طور کامل حذف نمی شوند. دوام آن ها می تواند به اثرات بهداشتی نامطلوبی بر حیات وحش و زندگی انسان منجر گردد. بدین ترتیب، فرآیند فتوکاتالیز خورشیدی به واسطه پتانسیل عظیم آن به عنوان یک فرآیند سبز و دوستدار محیط زیست در از بین بردن POP برای افزایش امنیت آب پاکیزه، توجه فزاینده ای را معطوف خود نموده است. در این زمینه، مشخص شده نانوساختارهای اکسید روی نامزدهای کاتالیزور نوری برجسته ای می باشند که در تجزیه نوری با توجه به هزینه کم، غیر سمی بودن و کارآمدی بیشتر آنان در جذب بخش بزرگی از طیف خورشیدی در مقایسه با دی اکسید تیتانیوم (TiO2) استفاده می گردد. ، با این حال جنبه های متعددی وجود دارند که برای توسعه بیشتر باید مد نظر قرار گیرند. هدف مقاله حاضر بررسی مکانیسم های تجزیه نوریPOP و پیشرفت های اخیر در روش های ساخت نانوساختاری اکسید روی از قبیل: تکنیک های دوپینگ یا ناخلص سازی، اتصال ناهمگن و اصلاح و نیز بهبود اکسید روی به عنوان یک کاتالیزور نوری می باشد. هدف دوم مطالعه حاضر، ارزیابی بی تحرک سازی سیستم کاتالیزور نوری و تعلیق ضمن بررسی چالش ها و چشم اندازهای آتی آنان می باشد.

7- نتیجه گیری ها

مشخص شده نانوساختارهای اکسید روی نامزد بالقوه ای به عنوان کاتالیزور نوری در فرآیند تجزیه نوری خورشیدی محور آلاینده های آلی پایدار هستند. این امر به واسطه هزینه تولید پایین آن (75 درصد کمتر در مقایسه با نانوذرات TiO2 و Al2O3)، غیر سمی بودن و توانایی جذب بخش بزرگی از طیف خورشیدی در مقایسه با نانوذرات TiO2 می باشد. بر اساس نمونه روش های ساخت ارائه شده در بخش های قبل، مشاهده می گردد که خصوصیات اکسید روی از قبیل: ابعاد (D0، D1، D2 و D3)، ریخت شناسی و اندازه ذرات تحت تاثیر روش های ساخت آن قرار دارند. در میان روش های ساخت، رویکردهای مبتنی بر محلول با توجه به توانایی آنان در ارائه بستری مناسب برای کنترل مکانیسم های رشد نانوساختارهای اکسید روی که به صورت تجربی از طریق نسبت های مولی کنترل شده پیش سازها ثابت شده، مطلوب می باشند. روش های مختلفی وجود دارند که در پی افزایش پاسخ نوری نانوساختارهای اکسید روی هستند.

Abstract

Persistent organic pollutants (POPs) are carbon-based chemical substances that are resistant to environmental degradation and may not be completely removed through treatment processes. Their persistence can contribute to adverse health impacts on wild-life and human beings. Thus, the solar photocatalysis process has received increasing attention due to its great potential as a green and eco-friendly process for the elimination of POPs to increase the security of clean water. In this context, ZnO nanostructures have been shown to be prominent photocatalyst candidates to be used in photodegradation owing to the facts that they are low-cost, non-toxic and more efficient in the absorption across a large fraction of the solar spectrum compared to TiO2. There are several aspects, however, need to be taken into consideration for further development. The purpose of this paper is to review the photo-degradation mechanisms of POPs and the recent progress in ZnO nanostructured fabrication methods including doping, heterojunction and modification techniques as well as improvements of ZnO as a photocatalyst. The second objective of this review is to evaluate the immobilization of photocatalyst and suspension systems while looking into their future challenges and prospects.

7- Conclusions

ZnO nanostructures have been shown to be a potential candidate as photocatalyst for solar-driven photodegradation process of persistent organic pollutants. This is attributed to its low production cost (75% lower in comparison to TiO2 and Al2O3), non-toxic and ability to absorb larger fraction of solar spectrum compared to TiO2. From the examples of fabrication methods presented in previous sections, it can seen that zinc oxide characteristics such as dimension (0D, 1D, 2D and 3D), morphology and particle size are affected by its fabrication methods. Among the fabrication methods, solution-based approaches are favorable due to its ability to provide a good platform to control growth mechanisms of ZnO nanostructures, which has been demonstrated experimentally through a well-controlled molar ratios of percursors. There are various methods that have been attempted to enhance photoresponse of ZnO nanostructures.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی بر نانوذرات ZnO به عنوان کاتالیزور نوری خورشیدی: سنتز ، مکانیسم ها و کاربردها

A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications

اثر انرژی پالس لیزر و طول موج بر ساختار، مورفولوژی و خواص نوری نانوذرات ZnO

Effect of laser pulse energy and wavelength on the structure, morphology and optical properties of ZnO nanoparticles

چکیده

مقدمه

جزییات آزمایشی

نتایج و مباحث

نرخ فرسایش

مطالعه های XRD بر روی نانوذرات ZnO

سایز های نانوذرات

شکل شناسی نانوذرات

طیف جذب UV از ZnO

جمع بندی

چکیده

در این کار، تاثیرات انرژی پالس لیزر و طول موج لیزر بر روی تولید نانوذرات ZnO که با استفاده از لیزر پالسی فرسایشی از صفحه های فلزی Zn ، در آب غیر یونیزه شده ایجاد شده است، مورد بررسی قرار گرفته است. اشعه ی این لیزر از نوع سوییچ Q Nd:YAG با طول موج 1064 و 532 nm با عرض پالس و تاثیرات مختلف، برای ایجاد تشعشع بر روی بافت های موجود در آب مورد استفاده قرار گرفته است. نانوذرات ZnO شکل شش وجهی دارد. سایز توزیع این ذرات ZnO ، با افزایش انرژی پالس، کاهش پیدا میکند. نرخ تولید این ذرات ، با افزایش انرژی پالس لیزری بیشتر شده و با افزایش انرژی فوتون لیزر، کاهش پیدا میکند. نانوذرات ZnO با شکل های مختلف شکل میگیرند که این شکل ها مبتنی بر انرژی پالس آن ها و طول موج لیزر آن ها میباشد. انرژی باند خالی برای ZnO تولید شده با استفاده از طول موج لیزر پالس 1064 nm ، به مقدار 3.59-3.89 eV محاسبه شده است.

4- جمع بندی

نانوذرات ZnO با استفاده از فرسایش لیزر پالس در آب دیونیزه شده بدون استفاده از هر لایه ی سطحی، ایجاد شده است. در این کار، تاثیرات انرژی پالس لیزر و طول موج لیزر بر روی ساختار این ذرات نانو، ریخت شناسی، ویژگی های نوری از نانوذرات ZnO مورد بررسی قرار گرفته است. داده های XRD نشان داده است که این نانوذرات شکل شش وجهی ورتزیت دارند. توزیع سایز نانوذرات ZnO با افزایش انرژی پالس لیزر کاهش پیدا میکند که این موضوع میتواند به دلیل کاهش تجمع ذرات باشد. دو فرم از این شکل های شبیه صفحه و ساختار های کروی نیز به دلیل تنوع و تغییر در انرژی پالس لیزر و طول موج، مشاهده شد. تغییر آبی در لبه ی جذب نشان دهنده ی ویژگی های محدودیت کوانتوم در نانوذرات میباشد.

Abstract

In this work, the effects of the laser pulse energy and laser wavelength on the production of ZnO nanoparticles prepared by pulsed laser ablation of Zn metal plate in deionized water are investigated. The beam of a Q-switched Nd:YAG laser of 1064 and 532 nm wavelengths at 6 ns pulse width and different fluences is employed to irradiate the solid target in water. The ZnO nanoparticles were found to be hexagonal. The size distribution of generated ZnO nanoparticles is decreased by increasing the laser pulse energy. The rate of ZnO nanoparticles production is increased with increasing the laser pulse energy and is decreased with increasing the laser photon energy. ZnO nanoparticles were formed with different shapes depending on the laser pulse energy and laser wavelength. The bandgap energy for ZnO nanoparticles generated with 1064 nm laser pulse wavelength is calculated to be 3.59–3.89 eV.

4- Conclusion

ZnO nanoparticles were synthesized by pulse laser ablation in deionized water without using any surfactant. In this work, the effects of laser pulse energy and laser wavelength on the nanostructure, morphology, optical properties of ZnO nanoparticles have been investigated. XRD data reveal that these nanoparticles possessed the hexagonal wurtzite structure. The size distribution of ZnO nanoparticles decreased with increasing the laser pulse energy that can be attributed to decreasing the aggregation of particles. Two forms of sheet-like and spherical nanostructures were observed due to variation of laser pulse energy and wavelength. The blue shift in the absorption edge indicates the quantum confinement property of nanoparticles.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر انرژی پالس لیزر و طول موج بر ساختار، مورفولوژی و خواص نوری نانوذرات ZnO

Effect of laser pulse energy and wavelength on the structure, morphology and optical properties of ZnO nanoparticles

ترکیب و شناسایی نانوذرات اکسید روی و فعالیت ضد میکروبی آن در برابر باسیلوس سابتیلیس و Escherichia coli

Synthesis And Characterization Of Zinc Oxide Nanoparticles And Its Antimicrobial Activity Against Bacillus Subtilis And Escherichia Coli

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ترکیب و شناسایی نانوذرات اکسید روی و فعالیت ضد میکروبی آن در برابر باسیلوس سابتیلیس و Escherichia coli

Synthesis And Characterization Of Zinc Oxide Nanoparticles And Its Antimicrobial Activity Against Bacillus Subtilis And Escherichia Coli

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

حذف مالاکیت سبز (مرمر سبز) از محلول آبی با اکسید روی نانوذره ای بارگذاری شده در کربن فعال: مطالعه سینتیک و هم دمایی(ایزوترم)

Removal of malachite green from aqueous solution by zinc oxide nanoparticle loaded on activated carbon: Kinetics and isotherm study

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

حذف مالاکیت سبز (مرمر سبز) از محلول آبی با اکسید روی نانوذره ای بارگذاری شده در کربن فعال: مطالعه سینتیک و هم دمایی(ایزوترم)

Removal of malachite green from aqueous solution by zinc oxide nanoparticle loaded on activated carbon: Kinetics and isotherm study

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی

استفاده از ذرات نانو اکسید روی برای تولید منسوجات ضد میکروبی

Use of zinc oxide nano particles for production of antimicrobial textiles

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی

استفاده از ذرات نانو اکسید روی برای تولید منسوجات ضد میکروبی

Use of zinc oxide nano particles for production of antimicrobial textiles

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.