2Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
SUVNING BO'LINISHIDAN VODOROD GAZINI OLISH UCHUN CdS KVANT NUQTALARI ASOSIDA FOTOKATALIZATORLAR SINTEZI VA SPEKTRAL TAHLILI
A.M.Zufarov, N.K.Muxamadiyev
Sharof Rashidov nomidagi Samarqand davlat universiteti, D.O.Sagdeyev, Yu.G. Galyametdinov
Qozon milliy tadqiqot texnologik universiteti. zufarovasliddin@samdu.uz O'zbekiston.
Vodorod gazini suvdan ajratishda fotokatalizator sifatida kadmiy sulfid (CdS) kvant nuqtalarining kvant unumi kvant nuqtalarining o'lchami va morfologiyasi, qo'zg'alish uchun ishlatiladigan yorug'lik to'lqin uzunligi, mavjudligi kabi turli omillarga qarab o'zgarishi mumkin. Kvant rentabelligi (QY) fotonlarni yutish natijasida kerakli kimyoviy reaktsiya yoki jarayonni ishlab chiqarish uchun materialning samaradorligi sifatida aniqlanadi. Suvning bo'linishidan vodorod gazini ishlab chiqarish uchun fotokatalizator sifatida CdS kvant nuqtalari bo'lsa, kvant rentabelligi, xususan, yorug'lik ostida vodorod gazini hosil qilishda kvant nuqtalarining samaradorligiga ishora qiladi. Kvant rentabelligi odatda eksperimental tarzda o'lchanadi va kvant nuqtalarining tarmoqli kengligi energiyasi, kataliz uchun mavjud bo'lgan sirt maydoni va zaryad tashuvchisi dinamikasiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan har qanday sirt nuqsonlari yoki tuzoqlarining mavjudligi kabi omillar ta'sir qilishi mumkin. Sintezlangan kvant nuqta katalizatorlarining aniqliklarini aniqlash uchun bir nechta tahlil usullarida aniqlandi. UV-Vis spektroskopiyasi, PL (Photoluminescence) va (Photoelectron Spectroscopy) kabi usullardan iborat. Ular materialning morfologiyasini, kristall strukturasi, elektronik va optik xossalarini o'rganishda yordam beradi. Tayyorlangan CdS ning fotokatalitik samaradorligi tabiiy quyosh nuri yordamida rodamin B bo'yog'ining degradatsiyasi uchun sinovdan o'tkazildi. Katalizatorning og'irligi, bo'yoq konsentratsiyasi, eritmaning pH qiymati va katalizatorning qayta ishlatilishiga ta'siri o'rganildi. CdS nanozarralarini fotokatalizator sifatida ishlatish elektromagnit spektrning ko'rinadigan hududiga to'g'ri keladigan energiya diapazoni bo'shlig'iga bog'liq [1-2] va shu bilan quyosh energiyasidan samarali foydalanishi mumkin [3].
CdS nanozarrachani sintez qilishda kadmiy (II) asetat digidrat (99%, Sigma-Aldrich), natriy sulfid (I) nonagidrat (kimyoviy toza, TatChemProduct), L-sistein,
82
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
natriy gidroksid rodamin B kabi reaktivlardan foydanildi. Kadmiy sulfidning kvant nuqtalar kolloid sintez usulida suvli muhitda o'ta to'yingan eritmadan kondensatsiya usulida olingan. Sintez jarayoni bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi. Dastlab kadmiy sulfid nanozarrachani sintez qilib olindi. Buning uchun 0,25 mmol (66,7 mg) kadmiy asetat digidratdan (Cd(CH3COO)2-2H2O) elektron o'lchov tarozida o'lchab olindi. O'lchab olingan 66,7 mg kadmiy asetat digidratni tubi yumaloq kolba solib, 10 ml distillangan suvda eritilib eritma hosil qilindi. Stakanda natriy sulfidning (Na2S-9H2O) (0,125 mmol) 30 milligrammini 3 ml distillangan suvda eritilib eritma hosil qilindi. Glitserinli hammomni magnitli aralashtirgichga o'rnatiladi, keyin dastlab tayyorlangan kadmiy asetat eritmasiga stabilizatorni tomchilatib kadmiyning kompleks birikmali cho'kmasi hosil bo'lgunicha qo'shildi. Olingan cho'kmaga natriy gidroksidning 2 mol/l konsentrasiyasli eritmasidan pH=12 bo'lgunicha qo'shildi va eritmani 850C haroratda qizdirildi.
Merkaptoetanol bilan qoplangan CdS nanozarrachalarining afzalliklari yuqori fotokatalitik faollik, barqarorlik, oson sintez va moslashtirilgan sirt xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Merkaptoetanol bilan qoplangan CdS nanozarrachaning lyuminessensiya spektrining to'lqin uzunligi sohasi 535 nm tashkil etdi. Bu esa qolgan tiol guruhi saqlagan stabilizatorlarga qaraganda ko'rinadigan nur sohasiga o'g'ri keladi. Ko'rinadigan yorug'lik hududining markazi taxminan 555 nm to'lqin uzunligida bo'lib, sariq-yashil rangga mos keladi. (1-rasm). Eksperimental ma'lumotlarga ko'ra, ksenon chiroq bilan nurlanganda eng yuqori fotokatalitik faollik, spektrning ko'rinadigan hududida past yutilish intensivligiga qaramay, merkaptoetanol bilan barqarorlashtirilgan kvant nuqtalari bilan namoyon bo'ladi. Tiokarboksilik kislotalar bilan qoplangan kvant nuqtalar yordamida reaktsiyalar, aksincha, ancha sekinroq, lekin birinchi tartibda ham boradi. Kinetik reaksiya egri chiziqlari 2-rasmda keltirilgan.
83
May 15, 2024
Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current
1-rasm. Turli stabilizatorlar bilan qoplangan CdS kvant nuqtalarining lyuminessensiya spektrlari
8-rasm Turli stabilizatorlar bilan qoplangan CdS kvant nuqtalar yordamida Rodamin B ning parchalanish reaktsiyasining kinetik egri chiziqlari
CdS kvant nuqtalarning fotokatalitik xossalari ko'rinadigan yorug'lik nur sohasining nurlanish ta'sirida (to'lqin uzunligi 450-550 nm cho'qqi bilan) suvli eritmada rodamin B parchalanishining namunaviy reaksiyasi yordamida o'rganildi.
3-rasm Turli stabilizatorlar bilan qoplangan CdS kvant nuqtalardan foydalangan
holda fotokataliz
paytida rodamin B ning parchalanish reaktsiyalarining har 5 daqiqa olingan namunalari (Merkaptoetanol misolida)
REFERENCES
1. Huang H., Zhu J. J. The electrochemical applications of quantum dots //Analyst. -2013. - T. 138. - №. 20. - C. 5855-5865.
2. Soltani, N., Saion, E., Yunus, W.M.M., Navasery, M., Bahmanrokh, G., Erfani, M., Zare, M.R. and Gharibshahi, E., 2013. Photocatalytic degradation of methylene blue under visible light using PVP-capped ZnS and CdS nanoparticles. Solar Energy, 97, pp.147-154.
84
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
3. Yan, J., Wang, K., Xu, H., Qian, J., Liu, W., Yang, X. and Li, H., 2013. Visible-light photocatalytic efficiencies and anti-photocorrosion behavior of CdS/graphene nanocomposites: Evaluation using methylene blue degradation. Chinese Journal of Catalysis, 34(10), pp.1876-1882.
85
May 15, 2024
