Preparation and characterization of advanced nanomaterials for photocatalytic water treatment /
Aya Abdel Rahman Goda Alakshar,
Preparation and characterization of advanced nanomaterials for photocatalytic water treatment / تحضير وتوصيف مواد نانومترية متقدمة كحوافز ضوئية لمعالجة المياه by Aya Abdel Rahman Goda Alakshar ; Supervisors Prof. Dr. Mohamed Saada El-Deab, Prof. Dr. Mohamed Elsherif Mohamed Goher, Dr. Muhammed Gamal Abd El-Moghny. - 89 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 81-86.
Due to rising environmental pollution, there has been a growing focus on photo degradation catalysts for pollution removal. Under visible light irradiation, methylene blue (MB) dye photocatalytic degradation has been studied using Zinc ferrite nanoparticles (ZnFe2O4 NPs) and Zinc ferrite nanoparticles/graphene oxide (ZnFe2O4/GO). MB dye is a carcinogenic pollutant that poses risks to both humans and marine life. The synthesis of ZnFe2O4/GO was achieved by the biotemplating method. Synthesized nanoparticles were loaded on graphene oxide (GO) in different ratios (Zn1:GO1, Zn1:GO3, and Zn1:GO5). Nanocomposite characterization was done utilizing Raman Spectroscopy analysis, FT–IR, XRD, BET, FE-SEM–EDX, XPS, and TEM. The confirmation of the cubic spinel structure of ZnFe2O4 NPs has been validated uniformly distributed on the surface of the GO sheets. The vigorous interaction between ZnFe2O4 NPs and graphene sheets facilitates rapid electron mobility, enhancing electron separation and holes in photocatalytic applications. The aforementioned parameters are crucial in MB’s photocatalytic degradation performance. Photocatalytic degradation processes depend on pH solution, initial dye concentration, and catalyst dosage. The outcomes demonstrated that augmenting the proportion of graphene oxide amplified MB photo degradation. Under the optimum conditions of 1 g/L dose, pH 8, 10 mg/L initial dye concentration, and 180-min irradiation time, the degradation ratio increased to 51.17, 59.70, 89.49, and 97.38% using ZnFe2O4, Zn1:GO1, Zn1:GO3, and Zn1:GO5, respectively. Based on the photo degradation process, GO exhibited superior photocatalytic performance at the highest concentration. The kinetics data showed that the photo degradation reaction adheres to the pseudo-second-order. The study indicated that the eco-friendly, non-toxic photocatalyst ZnFe2O4/GO can be used as an effective potential substance for water treatment as well as the elimination of hazardous organic dyes from aqueous solutions. بسبب ارتفاع التلوث البيئي، كان هناك تركيز متزايد على محفزات تحلل الصور لإزالة التلوث. تحت إشعاع الضوء المرئي، تمت دراسة التحلل الضوئي لصبغة الميثيلين الزرقاء (MB) باستخدام جزيئات الزنك فريت النانوية (ZnFe2O4 NPs) وجسيمات الزنك فريت النانوية / أكسيد الجرافين (ZnFe2O4/GO). صبغة الميثيلين الزرقاء هي مادة ملوثة مسرطنة تشكل مخاطر على كل من البشر والحياة البحرية. تم تحقيق تخليق ZnFe2O4/GO بواسطة طريقة النمذجة الحيوية. تم تحميل الجسيمات النانوية المركبة على أكسيد الجرافين (GO) بنسب مختلفة (Zn1:GO1، Zn1:GO3، وZn1:GO5). تم إجراء توصيف المركبات النانوية باستخدام تحليل Raman Spectroscopy وFT – IR وXRD وBET وFE-SEM – EDX وXPS وTEM. تم التحقق من صحة تأكيد بنية الإسبنيل المكعب لـ ZnFe2O4 NPs بشكل موحد على سطح GO. يسهل التفاعل القوي بين ZnFe2O4 NPs وشيتات الجرافين التنقل السريع للإلكترون، مما يعزز فصل الإلكترون والثقوب في تطبيقات التحفيز الضوئي. تعتبر المعلمات المذكورة أعلاه حاسمة في أداء التحلل الضوئي لـ MB. تعتمد عمليات التحلل الضوئي على محلول الأس الهيدروجيني، وتركيز الصبغة الأولي، وجرعة المحفز. أظهرت النتائج أن زيادة نسبة أكسيد الجرافين أدى إلى تضخيم تدهور صورة MB. في ظل الظروف المثلى لجرعة 1 جم / لتر، ودرجة الحموضة 8، وتركيز الصبغة الأولي 10 ملغم / لتر، ووقت التشعيع 180 دقيقة، زادت نسبة التحلل إلى 51.17، 59.70، 89.49، و 97.38٪ باستخدام ZnFe2O4، Zn1:GO1، Zn1:GO3 وZn1:GO5، على التوالي. استنادًا إلى عملية التحلل الضوئي، أظهرت GO أداءً متفوقًا في التحفيز الضوئي بأعلى تركيز. أظهرت البيانات الحركية أن تفاعل تدهور الصورة يلتزم بالرتبة الثانية الزائفة. وأشارت الدراسة إلى أنه يمكن استخدام المحفز الضوئي الصديق للبيئة وغير السام ZnFe2O4/GO كمادة محتملة فعالة لمعالجة المياه وكذلك إزالة الأصباغ العضوية الخطرة من المحاليل المائية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Chemical water treatment
المعالجة الكيميائية للمياه
Photocatalysis Methylene blue; Ferrite Graphene oxide Biotemplating Visible light Kinetic studies.
628.166
Preparation and characterization of advanced nanomaterials for photocatalytic water treatment / تحضير وتوصيف مواد نانومترية متقدمة كحوافز ضوئية لمعالجة المياه by Aya Abdel Rahman Goda Alakshar ; Supervisors Prof. Dr. Mohamed Saada El-Deab, Prof. Dr. Mohamed Elsherif Mohamed Goher, Dr. Muhammed Gamal Abd El-Moghny. - 89 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 81-86.
Due to rising environmental pollution, there has been a growing focus on photo degradation catalysts for pollution removal. Under visible light irradiation, methylene blue (MB) dye photocatalytic degradation has been studied using Zinc ferrite nanoparticles (ZnFe2O4 NPs) and Zinc ferrite nanoparticles/graphene oxide (ZnFe2O4/GO). MB dye is a carcinogenic pollutant that poses risks to both humans and marine life. The synthesis of ZnFe2O4/GO was achieved by the biotemplating method. Synthesized nanoparticles were loaded on graphene oxide (GO) in different ratios (Zn1:GO1, Zn1:GO3, and Zn1:GO5). Nanocomposite characterization was done utilizing Raman Spectroscopy analysis, FT–IR, XRD, BET, FE-SEM–EDX, XPS, and TEM. The confirmation of the cubic spinel structure of ZnFe2O4 NPs has been validated uniformly distributed on the surface of the GO sheets. The vigorous interaction between ZnFe2O4 NPs and graphene sheets facilitates rapid electron mobility, enhancing electron separation and holes in photocatalytic applications. The aforementioned parameters are crucial in MB’s photocatalytic degradation performance. Photocatalytic degradation processes depend on pH solution, initial dye concentration, and catalyst dosage. The outcomes demonstrated that augmenting the proportion of graphene oxide amplified MB photo degradation. Under the optimum conditions of 1 g/L dose, pH 8, 10 mg/L initial dye concentration, and 180-min irradiation time, the degradation ratio increased to 51.17, 59.70, 89.49, and 97.38% using ZnFe2O4, Zn1:GO1, Zn1:GO3, and Zn1:GO5, respectively. Based on the photo degradation process, GO exhibited superior photocatalytic performance at the highest concentration. The kinetics data showed that the photo degradation reaction adheres to the pseudo-second-order. The study indicated that the eco-friendly, non-toxic photocatalyst ZnFe2O4/GO can be used as an effective potential substance for water treatment as well as the elimination of hazardous organic dyes from aqueous solutions. بسبب ارتفاع التلوث البيئي، كان هناك تركيز متزايد على محفزات تحلل الصور لإزالة التلوث. تحت إشعاع الضوء المرئي، تمت دراسة التحلل الضوئي لصبغة الميثيلين الزرقاء (MB) باستخدام جزيئات الزنك فريت النانوية (ZnFe2O4 NPs) وجسيمات الزنك فريت النانوية / أكسيد الجرافين (ZnFe2O4/GO). صبغة الميثيلين الزرقاء هي مادة ملوثة مسرطنة تشكل مخاطر على كل من البشر والحياة البحرية. تم تحقيق تخليق ZnFe2O4/GO بواسطة طريقة النمذجة الحيوية. تم تحميل الجسيمات النانوية المركبة على أكسيد الجرافين (GO) بنسب مختلفة (Zn1:GO1، Zn1:GO3، وZn1:GO5). تم إجراء توصيف المركبات النانوية باستخدام تحليل Raman Spectroscopy وFT – IR وXRD وBET وFE-SEM – EDX وXPS وTEM. تم التحقق من صحة تأكيد بنية الإسبنيل المكعب لـ ZnFe2O4 NPs بشكل موحد على سطح GO. يسهل التفاعل القوي بين ZnFe2O4 NPs وشيتات الجرافين التنقل السريع للإلكترون، مما يعزز فصل الإلكترون والثقوب في تطبيقات التحفيز الضوئي. تعتبر المعلمات المذكورة أعلاه حاسمة في أداء التحلل الضوئي لـ MB. تعتمد عمليات التحلل الضوئي على محلول الأس الهيدروجيني، وتركيز الصبغة الأولي، وجرعة المحفز. أظهرت النتائج أن زيادة نسبة أكسيد الجرافين أدى إلى تضخيم تدهور صورة MB. في ظل الظروف المثلى لجرعة 1 جم / لتر، ودرجة الحموضة 8، وتركيز الصبغة الأولي 10 ملغم / لتر، ووقت التشعيع 180 دقيقة، زادت نسبة التحلل إلى 51.17، 59.70، 89.49، و 97.38٪ باستخدام ZnFe2O4، Zn1:GO1، Zn1:GO3 وZn1:GO5، على التوالي. استنادًا إلى عملية التحلل الضوئي، أظهرت GO أداءً متفوقًا في التحفيز الضوئي بأعلى تركيز. أظهرت البيانات الحركية أن تفاعل تدهور الصورة يلتزم بالرتبة الثانية الزائفة. وأشارت الدراسة إلى أنه يمكن استخدام المحفز الضوئي الصديق للبيئة وغير السام ZnFe2O4/GO كمادة محتملة فعالة لمعالجة المياه وكذلك إزالة الأصباغ العضوية الخطرة من المحاليل المائية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Chemical water treatment
المعالجة الكيميائية للمياه
Photocatalysis Methylene blue; Ferrite Graphene oxide Biotemplating Visible light Kinetic studies.
628.166