Гибридный нанокомпозит сульфида меди и оксида цинка для обеззараживания сточных вод фармацевтических препаратов и пестицидов

Aug 17, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 18153 (2022) Цитировать эту статью

2440 Доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этой работе гибридные нанокомпозиты фотокатализаторов CuS QD @ ZnO изготавливаются с помощью простого гидротермального метода с использованием микроволнового излучения (МВ) в качестве процесса «зеленой подготовки». Подготовленные фотокатализаторы (ПК) используются при искусственном солнечном свете (SL) для разложения фармацевтических препаратов ципрофлоксацина, цефтриаксона, ибупрофена, красителя метиленового синего и пестицида 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-D). Полученные фотокатализаторы детально охарактеризованы с использованием нескольких композиционных, оптических и морфологических методов. Влияние CuS (КТ) мас. % на морфологическую, структурную, а также фотокаталитическую эффективность разложения. Небольшое смещение между плоскостью (107) CuS и плоскостью (102) ZnO может подтвердить существование решеточного взаимодействия, предполагающего образование pn-гетеропереходов. Результаты ПЭМ и РФА показали, что КТ CuS установлены и равномерно оформлены на поверхности NR ZnO, что подтверждает формирование эффективных наноструктур гетероперехода КТ CuS @ ZnO. Гибридные нанокомпозиты CuS QD @ ZnO показали увеличение кристалличности, светопоглощения, площади поверхности, разделение пары e–h и ингибирование их рекомбинации на межфазном гетеропереходе. Кроме того, обнаружено, что наибольшее влияние оказывают 3 мас.% КТ CuS @ ZnO. Результаты показали улучшение фотокаталитической активности гибридного нанокомпозита 3% CuS QDs @ ZnO по сравнению с голыми наностержнями ZnO. Впечатляющие фотокаталитические характеристики гетероструктурных наностержней CuS @ ZnO можно объяснить эффективным переносом заряда. Полученные гибридные нанокомпозиты CuS QD @ ZnO продемонстрировали 100% удаление красителя MB через 45 минут и через 60 минут для ибупрофена, фармацевтических препаратов ципрофлоксацина и пестицида 2,4,5 трихлорфеноксиуксусной кислоты с количеством катализатора 0,2 г/л. Хотя 100% выведение цефтриаксона фармацевтическим достигается через 90 мин. Кроме того, гибридные нанокомпозиты CuS QD @ ZnO продемонстрировали полное удаление ХПК для фармацевтических препаратов ибупрофена, цефтриаксона и пестицида 2,4,5 трихлорфеноксиуксусной кислоты через 2 часа без какой-либо селективности. Коротко говоря, гибридные нанокомпозиты 3% CuS QDs@ZnO можно рассматривать как перспективные фотоактивные материалы при искусственном солнечном свете для обеззараживания сточных вод.

Промышленные сточные воды содержат различные токсичные и канцерогенные соединения (например, синтетические органические красители, фармацевтические препараты, пестициды и текстильные отходы), которые ставят под угрозу хрупкий баланс окружающей среды. Эти отходы представляют опасность для окружающей среды, если их выбросить без обработки1,2. Синтетические органические красители широко используются в ряде отраслей промышленности, например, в текстильной, бумажной, пластмассовой, кожевенной, пищевой и других отраслях, благодаря их более высокой стабильности и небиоразлагаемости. Эти производства приводят к образованию сточных вод, содержащих канцерогенные и опасные красители, загрязняющих воду и делающих ее непригодной для потребления человеком. В процессе крашения эти стоки сбрасываются в озера, реки или грунтовые воды, что приводит к очень серьезным экологическим проблемам из-за их хорошей стабильности в условиях окружающей среды3,4.

Метиленовый синий (МБ), который обычно используется для окраски шелка, шерсти, хлопка и бумаги, является одним из самых дорогих материалов в красильной промышленности. Чрезмерное воздействие MB может привести к затруднению дыхания, спутанности сознания, ожогам глаз, метгемоглобинемии, потливости, тошноте, рвоте и обильному потоотделению5. Следовательно, для окружающей среды крайне важно удалять такие синтетические красители до того, как они попадут в водоемы. Фармацевтические препараты широко используются для борьбы с болезнями и улучшения здоровья людей, животных и других экосистем. Они могут сбрасываться в окружающую среду различными путями, например, с сельскохозяйственным навозом, экскрементами животных и сточными водами фармацевтических производств и больниц. Более того, даже в низких дозах выброс и сохранение этих фармацевтических препаратов в окружающей среде из нескольких источников создают потенциальный риск для здоровья организмов, главным образом человека. Среди этих фармацевтических препаратов большое значение приобрели антибиотики, которые используются для лечения инфекций, вызванных различными бактериями, в ветеринарной помощи, медицине и сельском хозяйстве6. Ципрофлоксацин и цефтриаксон — антибиотики, которые обычно используются для лечения инфекций, вызванных различными бактериями. Чрезмерное использование антибиотиков оказало неблагоприятное воздействие на здоровье человека из-за загрязненных водных ресурсов, которые обнаруживаются в больничных и промышленных сточных водах из фармацевтических источников7,8,9. Антибиотики в окружающей среде вызывают устойчивость бактерий к ним, что делает их неэффективными при различных инфекциях и представляет риск для здоровья человека10. Поэтому крайне важно эффективно удалить эти антибиотики из сточных вод.