Adsorptive and photocatalytic properties of the ZnO/bentonite/Ag heterojunction

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKlimenkov, Oleksiy
dc.contributor.authorIvanenko, Iryna
dc.date.accessioned2024-11-27T12:23:46Z
dc.date.available2024-11-27T12:23:46Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractThe degradation of organic wastewater pollutants from diverse sources represents a critical scientific challenge, particularly in light of the escalating demand for dyes across various industries. Addressing this challenge entails the exploration of efficient and eco-friendly methods to convert organic pollutants into benign and straightforward compounds, leveraging state-of-the-art photocatalysts. The synthesis was conducted via the novel sol-gel method. Structural, crystalline, elemental and phase parameters were analyzed using X-ray analysis, chemical surface characteristics investigated through infrared spectroscopy, band gap determination performed via diffuse reflectance spectroscopy, and evaluation of adsorption and photocatalytic activity carried out for the semiconductor photocatalyst ZnO and heterojunctions incorporating bentonite. The synthesized photocatalysts were employed for the removal of malachite green dye. Equilibrium studies for adsorption were conducted using Langmuir and Freundlich isotherms, revealing a superior fit with the Langmuir model. The maximum adsorption capacity was determined as 70.4 mg/g using the Langmuir equation. Kinetic parameters indicated that the adsorption of malachite green on bentonite followed a first-order kinetics model where k1=0,152 min-1. The photodegradation efficiency of ZnO, ZnO/bentonite, and Zn/bentonite/Ag was investigated by static experiment under ultraviolet irradiation. Within 60 minutes, a 99.4% photodegradation of the malachite green solution at a concentration of 100 mg/L was achieved using the ternary heterojunction photocatalyst. Remarkably, within just 10 minutes in the presence of the ternary composite, a degree of photocatalytic degradation reaching 72% was attained, which significantly exceeds the results of the binary heterojunction photocatalyst. Thus, the synthesized heterojunction exhibits notable photocatalytic activity, particularly evident within short time intervals. A proposed mechanism for the photocatalytic degradation of malachite green is outlined based on existing literature sources.
dc.description.abstractotherДеструкція органічних забрудників стічних вод різного походження є важливим науковим завданням, особливо на тлі сьогоднішніх реалій росту попиту на барвники в різних галузях промисловості. Перспективним рішенням цього завдання є розробка ефективних та екологічних способів деструкції органічних полютантів до простих та нетоксичних сполук за допомогою новітніх фотокаталізаторів. Синтез проводився новітнім методом золь-гель, проводились дослідження структурно-кристалічних, фазових та елементних параметрів за допомогою рентгенофазового аналізу, хімії поверхні використовуючи інфрачервону спектроскопію, розраховували ширину забороненої зони на основі спектроскопії дифузійного відбиття, адсорбційної та фотокаталітичної активності напівпровідникового фотокаталізатора ZnO та його гетеропереходів на основі бентоніту за допомогою УФ-спектроскопії. Синтезовані фотокаталізатори були використані для видалення барвника малахітового зеленого. Дослідження рівноваги для адсорбції проводилися з використанням ізотерм Ленгмюра та Фрейндліха, і кращої відповідності було досягнуто з моделлю Ленгмюра. Максимальна адсорбційна здатність була розрахована як 70,4 мг/г за допомогою рівняння Ленгмюра. Кінетичні параметри показали, що адсорбція малахітового зеленого на бентоніті відповідає моделі кінетики першого порядку, де k1=0,152 хв-1 . Досліджувалась ефективність фотодеградації ZnO, ZnO/бентоніт та Zn/бентоніт/Ag у статичному експерименті під ультрафіолетовим опроміненням. За 60 хвилин вдалося досягти 99,4% фотодеградації розчину малахітового зеленого концентрацією 100 мг/дм3 за допомогою потрійного гетеропереходного фотокаталізатора. Протягом лише 10 хвилин у присутності потрійного композиту вдалося досягти ступеня фотокаталітичної деградації на рівні 72%, що значно перевершує результати подвійного гетеропереходного фотокаталізатора. Отже, синтезований гетероперехід демонструє високу фотокаталітичну активність, яка значно виявляється впродовж коротких часових інтервалів. Запропоновано механізм фотокаталітичної деградації малахітового зеленого на основі літературних джерел.
dc.format.pagerangeС. 13-27
dc.identifier.citationKlimenkov, O. Adsorptive and photocatalytic properties of the ZnO/bentonite/Ag heterojunction / Oleksiy Klimenkov, Iryna Ivanenko // Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. – 2023. – № 3(37). – С. 13-27. – Бібліогр.: 23 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2218-930032023301934
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/70852
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського; ТОВ «Українська водна спілка»
dc.publisher.placeКиїв
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.sourceВода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 3(37)
dc.subjectbentonite
dc.subjectheterojunction
dc.subjectmalachite green
dc.subjectphotocatalyst
dc.subjectsol-gel
dc.subjectzinc oxide
dc.subjectбентоніт
dc.subjectгетероперехід
dc.subjectзоль-гель
dc.subjectмалахітовий зелений
dc.subjectфотокаталізатор
dc.subjectцинк оксид
dc.titleAdsorptive and photocatalytic properties of the ZnO/bentonite/Ag heterojunction
dc.title.alternativeАдсорбційні та фотокаталітичні властивості гетеропереходу ZnO/бентоніт/Ag
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
13-27.pdf
Розмір:
725.62 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті, № 3(37)