نانوکامپوزیت کربن کوانتوم دات/N-doped ZnO/اسید فولویک مشتق شده از زعفران برای تخریب سونوکاتالیستی متیلن بلو

در مطالعه حاضر، نانوکامپوزیت ZnO دوپ شده با نیتروژن/اسید فولویک (FA)/کوانتوم دات کربنی (CQD) از طریق روش هیدروترمال برای تخریب کاتالیزوری متیلن بلو (MB) تهیه شد. نانوذرات CQD از خامهٔ خشک شدهٔ زعفران سنتز شدند. برای شناسایی نانوکامپوزیت تهیه شده، آنالیزهای FT-IR، XRD، TGA، BET، FESEM-EDS و TEM انجام شد. رویکرد سونوکاتالیتیکی با استفاده از اشعه فراصوت نوع پروب (20 کیلوهرتز، 100 وات) برای تصفیه آب آلوده به MB اعمال شد. توانایی هم‌افزایی تابش فراصوت و فعالیت کاتالیزوری نانوکامپوزیت N-ZnO/FA/CQD گونه‌های واکنشی برای تخریب بهتر MB در محیط‌های آبی تولید می‌کند.

بر اساس نتایج، مقادیر بهینه برای پارامترهای اصلی در pH 8 به‌صورت دوز N-ZnO/FA/CQD برابر 1.5 گرم در لیتر، غلظت اولیه MB برابر 20 میلی‌گرم در لیتر، زمان = 50 دقیقه و [H2O2] = 5 میلی‌مول تعیین شد.رفتار جذب MB روی N-ZnO/FA/CQD از طریق مدل سینتیکی شبه‌مرتبه دوم نشان داده شد و می‌تواند با مدل ایزوترم لانگیومور تطبیق داده شود. نانوکامپوزیت N-ZnO/FA/CQD فعالیت سونوکاتالیتیک بهبودیافته‌ای را با بازده تجزیه 94٪ برای رنگ MB نشان داد. نانوکامپوزیت N-ZnO/FA/CQD ممکن است به عنوان یک کاتالیست کارآمد برای تجزیه رنگ‌های آلی در فاضلاب در نظر گرفته شود.

In the present study, N-doped ZnO/fulvic acid (FA)/carbon quantum dot (CQD) nanocomposite was prepared through hydrothermal method for catalytic degradation of methylene blue (MB). The CQD nanoparticles were synthesized from dried stigma of saffron. FT-IR, XRD, TGA, BET, FESEM-EDS, and TEM were conducted to characterize the prepared nanocomposite. A sonocatalytic approach using probe-type ultrasonic irradiation (20 kHz, 100 W) was applied to treat polluted water with MB. The synergetic capability of ultrasonic irradiation and catalytic activity of N-ZnO/FA/CQD nanocomposite produce reactive species for better degradation of MB in aqueous environments.

Based on the results, the optimized values for main parameters in pH of 8 were determined as N-ZnO/FA/CQD dosage of 1.5 g/L, MB primary concentration of 20 mg/L, time = 50 min, and [H2O2] = 5 mM. The adsorption behavior of MB onto N-ZnO/FA/CQD was demonstrated through the pseudo-second-order kinetic model and can be fitted with Langmuir isotherm model. The N-ZnO/FA/CQD nanocomposite showed the enhanced sonocatalytic activity with degradation efficiency of 94% for MB dye. The N-ZnO/FA/CQD nanocomposite might be regarded as an efficient catalyst for degredation of organic dyes in wastewater.