Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanokompozitin sentezi, karakterizasyonu ve fotokatalitik uygulamaları

Bu çalışmada, gümüş sülfür (Ag2S), grafitik karbon nitrür (g-C3N4) ve titanyum dioksit (TiO2) nanoparçacıkları içeren Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanokompozit hidrotermal yöntem ile hazırlandı. Hazırlanan Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanokompozitinin yüzey morfolojisi, kristal yapısı, elementel bileşimi ve yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), X-ışını toz kırınımı (XRD) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) teknikleri kullanılarak aydınlatıldı. Sentezlenen nanokompozitin fotokatalitik aktivitesi, UVA ışını altında model kirletici olarak Kristal viyole (KV) ve Rodamin B (RhB) boyar maddeleri için başarıyla test edildi. Fotakatalitik çalışmalarda katalizör miktarının KV ve RhB boyar maddeleri ile fotobozunması üzerindeki etkisi araştırıldı. Fotokatalizör olarak Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanokompozit varlığında, 5 mgL-1 başlangıç boya konsantrasyonu, 25 mgL-1 katalizör miktarı ve 120 dakikalık UVA ışımasından sonra KV ve RhB'de bozunma verimleri sırasıyla %72 ve % 68 olarak belirlendi. Fotokatalitik bozunma deneylerinde reaktif türlerin katkısını belirlemek ve olası bir mekanizma önerebilmek için radikal süpürücü deneyleri yapıldı. İzopropanol, L-askorbik asit ve etilendiamintetraasetik asit (EDTA) sırasıyla hidroksil radikallerini, süperoksit radikallerini ve fotojenere edilmiş boşlukları süpürmek için kullanıldı. Süpürme deneyleri, KV'nin fotobozunmasında hidroksil radikallerinin (.OH) ve boşlukların (h+) önemli etkiye sahip olduğu, RhB'nin fotobozunmasında ise süperoksit radikallerinin (∙O2-) başlıca rol oynadığını göstermiştir.

In this study, Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanocomposite containing silver sulfide (Ag2S), graphitic carbon nitride (g-C3N4) and titanium dioxide (TiO2) nanoparticles was prepared by hydrothermal method. The morphology, crystal structure, elemental composition and chemical bond structure analysis of the prepared Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanocomposites characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) techniques, respectively. The photocatalytic activity of the synthesized nanocomposite was successfully tested for Crystal violet (KV) and Rhodamine B (RhB) dyes as model pollutants under UVA irradiation. The effects of catalyst amount on photodegradation with KV and RhB dyestuffs were investigated in the photocatalytic studies. In the presence of Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanocomposite as photocatalyst, the initial dye concentration of 5 mgL-1, the catalyst amount of 25 mgL-1, and the percentage of degradation in KV and RhB after 120 minutes of UVA irradiation were obtained as 72% and 68%, respectively. In order to determine the contribution of reactive species in the photocatalytic degradation of Ag2S/g-C3N4/TiO2 nanocomposites and to suggest a possible mechanism, radical scavenging experiments were performed. Isopropanol, L-ascorbic acid and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) were used to scavenger hydroxyl radicals, superoxide radicals and photogenerated holes, respectively. Scavenging experiments showed that hydroxyl radicals (.OH) and vacancies (h+) have a significant effect on the photodegradation of KV, while superoxide radicals (∙O2-) play a major role in the photodegradation of RhB.