ホウ素の調査

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9497 (2023) この記事を引用

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農業および工業部門から排出される廃棄物の非生分解性により、淡水の埋蔵量が汚染されます。 持続可能な廃水処理には、非常に効果的で低コストの不均一系光触媒の製造が不可欠です。 本研究は、簡便な超音波支援水熱法を用いて新規光触媒を構築することを目的としている。 金属硫化物とドープされたカーボン担体材料は、グリーンエネルギーを効率的に利用し、環境に優しいハイブリッド太陽光アクティブシステムを製造するのに適しています。 ホウ素ドープ酸化グラフェン担持硫化銅ナノ複合材料を水熱合成し、太陽光によるメチレンブルー色素の光触媒分解を評価した。 BGO/CuS は、SEM-EDS、XRD、XPS、FTIR、BET、PL、UV-Vis DRS 分光法などのさまざまな技術を通じて特性評価されました。 BGO-CuS のバンドギャップは、tauc プロット法によって評価すると 2.51 eV であることがわかりました。 増強された色素分解は、pH = 8、触媒濃度 (BGO-CuS の場合 20 mg/100 mL)、酸化剤の用量 (BGO-CuS の場合 10 mM) の最適条件で得られ、最適な照射時間は 60 分でした。 ホウ素をドープした新しいナノ複合材料は、太陽光の下でメチレンブルーを最大 95% 効果的に分解しました。 正孔とヒドロキシルラジカルが重要な反応種でした。 応答曲面法を使用して、いくつかの相互作用パラメーター間の相互作用を分析し、色素メチレンブルーを効果的に除去しました。

水は常にあらゆる生物にとって最も重要かつ多様な特徴の 1 つであり、水資源の汚染は慎重な検討が必要な問題です 1。 殺虫剤、除草剤、染料、有機汚染物質などのさまざまな要因を含む産業排水は、水質汚染の重大な原因となっています2。 これらの汚染物質は微量でも生態系に重大な影響を及ぼし、気候変動に影響を与える可能性があります。 染色プロセスやさまざまな産業ユニットではさまざまな化学物質が利用されており、色鮮やかで非生分解性で部分的に危険な化学物質や染料を含む廃液が放出されます3、4。 この廃水はメタン排出の主な原因（約 10%）であり、気温の上昇と地球温暖化の原因となります。 このため、環境へのダメージを最小限に抑えるために、廃水も河川に放出する前に浄化する必要があります5,6。 水質汚染の主な原因には、非生分解性化学物質と可溶性染料があります7。

人口過剰、食糧需要の増大、工業化の増加が廃水汚染の主な原因です8,9。 水汚染の脅威は日に日に増大しています。 水質汚染は後進国における懸念であり、国内の湖や川の水のほとんどが汚染されています10,11。 世界中の多くの農村地域は、水不足と微生物および化学汚染物質による水汚染という二重の課題に直面しています12、13。 産業排水は主に繊維産業で発生し、多くの作業の各段階、特に染色時に大量の水が使用されます。

国連機関(UNO)によると、発展途上国の人口の半数が、微生物学的または化学的に汚染された飲料水によって引き起こされる健康上の問題に苦しんでいます14。 主な懸念は、一般的に消費可能な水の微生物学的清浄度です。 水系感染症により毎年 500 万人が死亡しています。 人間による淡水の消費量は 0.01% に減少し、地表の淡水埋蔵量はわずか 3% です。 人口増加により淡水の需要が増加しました。 人口増加が加速すると、持続可能な生活を維持するための深刻な淡水が不足することになります15。

高度酸化プロセス (AOP) は、病原体や病気の原因となる微生物汚染物質を除去するために水処理施設で使用されています。 (AOP) は最先端の技術とみなされます。 飲料水の濾過に AOP を使用するという最初の提案は 1980 年に行われました。その後、科学者は AOP をさまざまな種類の廃水の酸化処理の可能性があると見なし始めました 16,17。 ただし、どの方法にも長所と短所があります。 不均一半導体光触媒は、汚染物質の分解のために半導体材料を活性化する潜在的な源として太陽光を利用する、環境に優しいグリーン技術です18。 処理の対象となる水中の汚染物質は、すべてのラジカル間の相互作用と、スーパーオキシドや H2O2 などのさらなる反応種の生成の結果として、無機化され、状況によっては化学的に除去されます。 酸化剤 (ヒドロキシル ラジカルなど) が局所的に生成される場合、AOP は三次方法として使用されますが、これらはすぐに分解する不安定なヒドロキシル ラジカルを生成します。不均一系光触媒には半導体金属酸化物および硫化物が使用されます。これらの材料は生成されるとすぐに電子 - 正孔対を生成します。しかし、これらの電荷キャリアは急速に再結合し、その効率が制限されます19。これらの金属硫化物の光効率を高めるために、それらは炭素ベースの担体材料と結合または固定化されます。この新しい界面の開発は、廃水処理のための新しい太陽光活性サポートベースシステムの開発において。