Document

Synthesis and characterization of bimetallic photocatalytic materials CdxZn(1-x) O for the degradation of antibiotics present in aqueous solution under solar light irradiation.

Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2020
Language
English
English abstract
Significant attention has been paid to antibiotics among the various medications, since environmental contamination of antibiotics spontaneously mutates the bacterial genetics and promotes bacterial resistance to antibiotics, and this leads to serious health hazards and environmental issues. In this study, CdO, ZnO and bimetallic CdxZn(1-x)O photocatalytic nanomaterials were prepared via hydrothermal and microwave-assisted methods using cadmium nitrate tetrahydrate, zinc nitrate hexahydrate and Sodium hydroxide as precursors. The prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Ultraviolet - diffuse reflection spectroscopy (UV-DRS), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectrophotometry (EDX). The microwave-assisted prepared samples show sharp XRD diffraction peak compared to samples prepared by hydrothermal method and indicates greater crystallinity and greater grain size. The estimated diameters of grain sizes were 13.18, 27.98, 25.98, 30.35, 14.89 and 15.44 nm for hydrothermally prepared samples of ZnO, Cd0.2Zn0.8O, Cd0.4Zn0.6O, Cd0.6Zn0.4O, Cd0.8Zn0.2O and CdO, respectively, whereas the respective diameters of the grain sizes for microwave-assisted prepared samples were 16.78, 33.78, 31.96, 37.68, 14.21 and 16.43 nm, respectively. SEM analyses show uniform distribution of hexagonal plates and nanoflowers for CdO and ZnO, respectively, whereas mixed irregular morphologies are observed for CdxZn(1-x)O samples prepared by both the methods. Study on photocatalytic activity revealed enhancement in photocatalytic activity by bimetallic CdxZn(1-x)O in degradation of levofloxacin and cephalexin under solar light irradiations. Around 96% of levofloxacin and 90% of cephalexin are degraded over a period of 4 hours under solar light irradiation with bimetallic catalyst.
Arabic abstract
يوجد اهتمام كبير بالمضادات الحيوية من بين جميع الأدوية المختلفة، حيث يحذر الباحثون من أن التلوث البيئي بالمضادات الحيوية قد يؤدي إلى طفرة نوعية في المواد الوراثية البكتيرية التي تعزز المقاومة البكتيرية ضد الأدوية، مما يخلق مشاكل صحية وقضايا بيئية متنوعة و قد يودي بحياة الماليين من البشر في هذه الدراسة، تم تحضير أكسيد الكادميوم وأكسيد الزنك وأكاسيد ثنائية الفلزات من الكادميوم مستقبلاً . والزنك بأربع نسب مولارية مختلفة باستخدام طريقتي التحضير: الطريقة الحرارية المائية وطريقة الميكروويف من مواد أولية هي: نترات الكادميوم، نترات الزنك وهيدروكسيد الصوديوم. تم دراسة خصائص المحفزات الضوئية النانوية المعدة بتقنيات تحليلية مختلفة مثل: حيود الأشعة السينية للبلورات )XRD ،)مطيافية الأشعة الضوئية بالأشعة السينية )XPS ،)مطيافية انعكاس الأشعة فوق البنفسجية )DRS-UV ،)المجهر الألكتروني الماسح )SEM )ومطيافية تشتت الطاقة بالأشعة السينية )EDX ،)لغرض التأكد من تركيبها الكيميائي وخصائص السطح ودراسة خصائصها البصرية. كشفت نتائج التحليل من جهاز حيود الأشعة السينية للبلورات أن قمم الحيود الحادة للعينات المحضرة بطريقة الميكروويف مقارنة بالعينات المحضرة بالطريقة الحرارية المائية لديها بلورة أفضل وحجم جزيئات أكبر. كان ت أحجام و Cd0.8Zn0.2O و Cd0.6Zn0.4O و Cd0.4Zn0.6O و Cd0.2Zn0.8O و ZnO من النانومترية الجزيئات CdO التي تم تصنيعها عبر الطريقة الحرارية المائية 18.13 و 98.27 و 98.25 و 35.30 و 89.14 و 44.15 نانومتر على التوالي. في حين أن أحجام الجزيئات من ZnO و 8O.2Zn0.Cd0 و 6O.4Zn0.Cd0 و 33.78 و 16.78 كانت الميكروويف طريقة عبر تصنيعها تم التي CdO و Cd0.8Zn0.2O وCd0.6Zn0.4O و 96.31 ،68.37 و 21.14 و 43.16 نانومتر على التوالي. كما كشف المجهر الألكتروني الماسح، أن توزيع الألواح السداسية من CdO ، الزهور النانوية من ZnO والأسطح المختلطة للعينات ثنائية الفلزات، توزيع ضوئي اً تحفيزياً موحد ومنتظم. أظهرت دراسة النشاط التحفيزي الضوئي أن عينات ثنائية الفلزات تظهر أداءاً في تفكيك وتكسير المضادات الحيوية مثل الليفوفلوكساسين و السيفالكسين وذلك تحت أشعة الضوء مح ّسناً الشمسي، حيث تم تحقيق حوالي )69-96 ٪) من تكسير الليفوفلوكساسين وحوالي )56-90 ٪)من تكسير السيفالكسين خالل 4 ساعات.
Category
Theses and Dissertations