Synthesis, Characterization and Photocatalytic Activity of CuxZn(1-x)O Nanoparticles Decorated Kaolinite Nanocomposite

Keleş Güner E., Çağlar B.

Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.13, no.2, pp.369-383, 2020 (Peer-Reviewed Journal)

Abstract

Kaolinite-CuxZn(1-x)O nanocomposite was prepared by decoration of CuxZn(1-x)O nanoparticles on the kaolinite
surface. The photocatalytic activities of raw kaolinite, bare CuxZn(1-x)O and kaolinite-CuxZn(1-x)O
nanocomposite were comparatively determined by using degradation of rhodamine B from wastewater under
UVA irradiation. All samples were characterized by utilizing SEM-EDX, XRD, FTIR, and thermal analysis
(TG / DTG, DTA) techniques. The SEM-EDX and XRD data showed that bare CuxZn(1-x)O nanooxides formed
as a rod and hollow tube-like nanostructures via copper ions have entered the ZnO lattice in the hexagonal
wurtzite structure during the synthesis. These metaloxide nanoparticles were decorated on the kaolinite surface
with same crystallinite and mhorphology without intercalation into kaolinite layers. The synergetic effect
between kaolinite and CuxZn(1-x)O nanoparticles showed high activity and the degradation followed pseudo first
order kinetics. In adition, the optimum pH and amount of catalyst were determined belong to the this
photocatalytic reaction.


Kaolin yüzeyine CuxZn(1-x)O nanoparçacıkları dekore edilerek kaolin-CuxZn(1-x)O nanokompoziti hazırlandı.
Saf kaolinin, saf CuxZn(1-x)O nanoparçacıkları ve hazırlanan bu kaolin-CuxZn(1-x)O nanokompozitin fotokatalitik
aktiviteleri UVA ışınları altında Rodamin B boyar maddesinin fotokatalitik bozunması incelenerek
değerlendirildi. Bütün numuneler SEM-EDX, XRD, FTIR, ve termik analiz (TG / DTG, DTA) teknikleri
kullanılarak karakterize edildi. SEM-EDX ve XRD verileri saf CuxZn(1-x)O nanooksitlerin hekzagonal wurtzite
yapısında kristallenmiş ve ZnO’in kristal örgüsünün içerisine bakır iyonlarının girmesiyle genişliği 100-250 nm
arası çubuk ve içi boş tüp benzeri nanoyapıların oluştuğunu göstermiştir. Kaolin-CuxZn(1-x)O nanokompozitinde
de bu metal oksit nanoyapıların aynı kristal ve morfolojide kaolinin tabakaları arasına sızmadan sadece kilin
yüzeyinde dekore olduğu tespit edilmiştir. Kaolin ve CuxZn(1-x)O nanoparçacıkları arasındaki sinerjik etkiden
ötürü en iyi fotokatalitik bozunma aktivitesine kaolin- CuxZn(1-x)O nanokompozitinin sahip olduğu ve
bozunmanın yalancı birinci dereceden kinetik izlediği belirlendi. Ayrıca bu fotokatalitik bozunmaya ait
optimum pH ve katalizör miktarı değerleri tespit edildi.