Document

Synthesis of ZnS@g-C3N4 nanocomposite for the degradation of volatile organic compounds present in aqueous solution.

Source
Master's thesis
Other titles
المركب النانوي (الزنك سلفايد والجرافيتيك كاربون نايترايد( المستخدم للتحليل الضوئي للمركبات العضوية المتطايرة
Country
Oman
City
Muscat
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2024
Language
English
Thesis Type
Master's thesis
English abstract
The solvothermal approach was used to synthesis a ZnS@g-C3N4 nanocomposite. To improve the photocatalytic qualities of the nanocomposite, two-dimensional g-C3N4 nanosheets were linked with ZnS spheres at various ratios to study the charge-carrier interactions. This connection was investigated using energy-dispersive X-ray spectroscopy, UV diffuse reflectance spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared, and X-ray photoelectron spectroscopy. The volatile organic compound methyl tert-butyl ether (MTBE) that was present in an aqueous solution was photodegraded using the produced nanocomposite. The ZnS sphere and gC3N4 nanosheet band gaps were discovered and the band gap energy of every synthetic material fell between +3.23 and +2.59 eV. Elemental analysis and X-ray diffraction also revealed a high-purity sample. The effectiveness of the nanocomposites were assessed in the photocatalytic destruction of MTBE when exposed to visible light. With degradation of over 100% for MTBE, the 30% ZnS@g-C3N4 nanocomposite materials demonstrated the highest photocatalytic activity. Furthermore, the photocatalytic decomposition kinetics rate of MTBE in the following sequence: g-C3N4 (0.0184 min-1 )  ZnS (0.0201 min-1 )  40% ZnS@g-C3N4 (0.0273 min -1 )  10% ZnS@g-C3N4 (0.0348 min-1 )  20% ZnS@g-C3N4 (0.0355 min-1 )  50% ZnS@g-C3N4 (0.0372 min-1 )  30% ZnS@g-C3N4 (0.0443 min-1 ) and follows a pseudo-first-order process with their corresponding rate constants as determined by kinetic studies. This investigation explains the interaction between the two surfaces in the ZnS@g-C3N4 nanocomposite, which produces a better performance than the individual components.
Arabic abstract
تم استخدام النهج الحراري لتصنيع المركب نانوي الزنك سلفايد وجرافيتيك كاربون نايترايد (4N3C-g@ZnS (لتحسين خواص التحفيز الضوئي للمركب النانوي، تم ربط صفائح النانو 4N3C-g ثنائية الابعاد مع كرات ZnS بنسب مختلفة لدراسة تفاعلات حامل الشحنة. تم دراسة هذا الاتصال باستخدام التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة من الطاقة (EDS(، والتحليل الطيفي للأنعكاس المنتشر لللأشعة فوق البنفسجية (DRS-UV(، وحيود الأشعة السينية (XRD(، والمجهر الالكتروني الماسح (SEM(، وتحويل فورييه لألشعة تحت الحمراء (FTIR(، والتحليل الطيفي لألشعة السينية الضوئية (XPS(. تم التحليل الضوئي للمركب العضوي المتطاير ميثيل رباعي بوتيل الايثر )MTBE (الذي كان موجودًا في محلول مائي باستخدام المركب النانوي المنتج خلال هذا البحث. حيث تم اكتشاف أن قيم طاقة فجوة النطاق في ZnS و 4N3C-g النانوية ولكل مادة تم انتاجها في هذا البحث بين +3.23 و +2.59 فولت. كما أن تحليل العناصر وحيود الأشعة السينية أي ًضا كشف عن عينة عالية النقاء. تم تقييم فعالية المركبات النانوية في التحلل الضوئي لـ MTBE عند تعرضها للضوء المرئي. مع تحلل أكثر من %100 إليثر ميثيل رباعي بوتيل، وأظهرت المواد المركبة النانوية 4N3C-g@ZnS بنسبة %30 أعلى نشاط تحفيزي ضوئي. عالوة 0.0184) ˃ -1min على ذلك، معدل حركية التحليل الضوئي لـ MTBE بالتسلسل التالي: الجرافيتيك كاربون نايترايد ( -1 الزنك سلفايد ( ) ZnS@g-C3N4 %40 ˃ (0.0201 min min-1 ZnS@g-C3N4 %10 ˃ (0.0273 ) -1 )ZnS@g-C3N4 %20 ˃ (0.0348 min -1 )ZnS@g-C3N4 %50 ˃ (0.0355 min -1 ˃ (0.0372 min )ZnS@g-C3N4 %30 -1 min 0.0443(. ويتبع ذلك عملية من الدرجة الاولى الزائفة مع ثوابت المعدل المقابلة لها على النحو الذي تحدده الدراسات الحركية. يشرح هذا البحث التفاعل بين السطحين في المركب النانوي 4N3C-g@ZnS، والذي ينتج أداء أفضل من كوم المركبات في الحالة الفردية.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Theses and Dissertations
4
0
Al-Farsi, Basim Abdullah Darwish.
Sultan Qaboos University.
2024