دانشگاه رازی

  مطالعه حاضر بر توسعه فوتوکاتالیست‌های پیشرفته مبتنی بر نقاط کوانتومی کربنی (CQD) برای تصفیه فاضلاب صنعتی تمرکز دارد: تجزیه پایدار و کارآمد آلاینده‌ها، در پاسخ به نگرانی‌های فزاینده زیست‌محیطی مرتبط با آلودگی دارویی در سیستم‌های آبی. در این زمینه، نانوکامپوزیت‌های فوتوکاتالیستی به عنوان مواد امیدوارکننده برای تصفیه کارآمد و پایدار فاضلاب ظهور کرده‌اند. یک فوتوکاتالیست جدید با طرح Z مبتنی بر نقاط کوانتومی کربنی (CQDs)، یعنی g-C3N4/CQDs/LDH، با موفقیت از طریق روش هیدروترمال سنتز و برای تجزیه آنتی‌بیوتیک سفازولین (CFZ) در فاضلاب صنعتی به کار گرفته شد. CQDها، که از زیست‌توده چای ضایعاتی مشتق شده‌اند، در ماتریس g-C3N4/LDH گنجانده شدند تا عملکرد کلی فوتوکاتالیستی را افزایش دهند. خواص ساختاری، ریخت‌شناسی، نوری و کلوئیدی مواد سنتز شده به طور سیستماتیک با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-Vis)، طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL)، طیف‌سنجی بازتاب پخشی (DRS)، پراکندگی نور پویا (DLS) و آنالیز پتانسیل زتا مشخص شدند. نتایج، تشکیل موفقیت‌آمیز هتروساختار و بهبود خواص فیزیکوشیمیایی را تایید کرد. آزمایش‌های فوتوکاتالیستی نشان داد که نانوکامپوزیت g-C3N4/CQDs/LDH با نسبت ?.?، بالاترین راندمان تخریب را نشان داد و تقریباً ??? حذف CFZ را در ??? دقیقه به دست آورد. اثرات چهار متغیر عددی مستقل با استفاده از روش سطح پاسخ مبتنی بر پاسخ (RSM) مبتنی بر طراحی کامپوزیت مرکزی (CCD) ارزیابی شد. چهار متغیر عددی شامل مقدار فوتوکاتالیست (0.5-1.5 گرم در لیتر)، غلظت آلاینده (10-30 میلی‌گرم در لیتر)، زمان (1-5 ساعت) و pH (4-10) بودند. شرایط بهینه برای دستیابی به بهترین عملکرد نانوکامپوزیت در غلظت فوتوکاتالیست 1.1 گرم در لیتر، غلظت آلاینده 15 میلی‌گرم در لیتر، pH=5 و زمان تابش 3 ساعت به دست آمد. فعالیت فوتوکاتالیستی افزایش یافته عمدتاً به بهبود جداسازی بار، کاهش انرژی شکاف نواری و تولید کارآمد گونه‌های فعال اکسیژن (ROS)، به ویژه رادیکال‌های سوپراکسید (O?•?) که نقش کلیدی در فرآیند تخریب دارند، نسبت داده شد. در نتیجه، فوتوکاتالیست توسعه‌یافته با طرح Z، پتانسیل بالایی برای حذف کارآمد آلاینده‌های دارویی از فاضلاب نشان می‌دهد. این یافته‌ها بینش‌های ارزشمندی در مورد طراحی سیستم‌های فوتوکاتالیستی هتروساختار پیشرفته ارائه می‌دهند و چشم‌اندازهای مهمی را برای پیشرفت‌های آینده در فناوری‌های اصلاح پایدار محیط زیست ارائه می‌دهند