مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

بررسی تأثیر روش سنتز بر خواص ساختاری، رفتار فتوفیزیکی و عملکرد فتوکاتالیستی Bi2WO6 در حذف آنتی بیوتیک‌های مقاوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
10.22034/ijche.2026.588588.1626
چکیده
در این پژوهش، نانوذرات بیسموت تنگستات (Bi2WO6) به دو روش سنتز رسوبی و هیدروترمال تهیه و عملکرد آن‌ها در حذف فتوکاتالیستی آنتی‌بیوتیک‌های تتراسایکلین و سیپروفلوکساسین تحت تابش نور مرئی مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی‌های ساختاری، مورفولوژیکی و نوری نمونه‌ها به کمک آنالیزهای XRD، FESEM/EDS، UV–Vis و PL ارزیابی شد. نتایج XRD علاوه بر تایید تشکیل فاز خالص اورتورومبیک Bi2WO6 در هر دو نمونه، نشان داد که در نمونه رسوبی اندازه کریستالیت‌ها کوچک‌تر و سهم نواقص ساختاری و مرزدانه‌ها بیشتر است. بعلاوه، تصاویر FESEM بیانگر مورفولوژی متخلخل‌تر حاوی نانوذرات خوشه‌ای با اندازه کوچک‌تر و یکنواختی بیشتر در نمونه بیسموت تنگستات رسوبی بود. نتایج آنالیزهای نوری، جذب نور بیشتر در ناحیه مرئی و کاهش چشمگیر شدت سیگنال PL را در نمونه رسوبی نسبت به نمونه هیدروترمال تایید نمود. ارزیابی عملکرد فتوکاتالیستی نشان داد که نمونه بیسموت تنگستات رسوبی راندمان حذف بالاتری برای هر دو آلاینده دارویی از خود نشان داد، به‌طوری‌که در انتهای تابش نور مرئی، راندمان حذف تتراسایکلین و سیپروفلوکساسین توسط این نمونه به ترتیب به 8/83% و 73% رسید، در حالی‌که مقادیر متناظر برای نمونه هیدروترمال برابر با 4/74% و 8/44% بود. نتایج نشان داد که سنتز رسوبی با ایجاد ساختار نانوذره‌ای متخلخل، کاهش گاف انرژی، افزایش جذب نور مرئی و بهبود جداسازی حامل‌های بار، نقش مؤثری در ارتقای عملکرد فتوکاتالیستی Bi2WO6 ایفا می‌کند. بر این اساس، فتوکاتالیست سنتز شده به روش رسوبی می‌تواند گزینه‌ای امیدبخش برای حذف آلاینده‌های دارویی مقاوم از محیط‌های آبی تحت تابش نور مرئی محسوب ‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Synthesis Method on the Structural Properties, Photophysical Behavior, and Photocatalytic Performance of Bi2WO6 for the Removal of Recalcitrant Antibiotics

نویسندگان English

Rojiar Akbari Seneh
Rozhin Taravati
Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده English

In this study, bismuth tungstate (Bi₂WO₆) nanoparticles were synthesized via precipitation and hydrothermal methods, and their photocatalytic performance toward the degradation of tetracycline and ciprofloxacin under visible-light irradiation was investigated. The structural, morphological, and optical properties of the synthesized samples were characterized using XRD, FESEM/EDS, UV–Vis, and PL analyses. The XRD results confirmed the successful formation of pure orthorhombic Bi₂WO₆ in both samples and revealed that the precipitation-derived photocatalyst possessed smaller crystallite sizes with a higher density of structural defects and grain boundaries. Moreover, FESEM images revealed a more porous morphology comprising smaller and more uniformly distributed clustered nanoparticles in the precipitated Bi₂WO₆ sample. Optical characterization indicated stronger visible-light absorption and a significantly lower PL emission intensity for the precipitated sample compared with the hydrothermal counterpart. Photocatalytic performance evaluation showed that the precipitated Bi₂WO₆ exhibited superior removal efficiencies for both pharmaceutical pollutants. Under visible-light irradiation, the removal efficiencies of tetracycline and ciprofloxacin reached 83.8% and 73%, respectively, for the precipitated sample, whereas the corresponding values for the hydrothermal sample were 74.4% and 44.8%. These findings indicate that precipitation synthesis, through the formation of a porous nanoparticulate structure, reduction of the band gap, enhanced visible-light absorption, and improved charge-carrier separation, plays a significant role in enhancing the photocatalytic activity of Bi₂WO₆. Accordingly, the precipitation-synthesized Bi₂WO₆ represents a promising photocatalyst for the removal of recalcitrant pharmaceutical contaminants from aqueous environments under visible-light irradiation.

کلیدواژه‌ها English

Photocatalyst
Pharmaceutical Wastewater Treatment
Bismuth Tungstate
Precipitation Method
Hydrothermal Method

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 شهریور 1405