Synthèse et caractérisations de nanoparticules d'oxydes métalliques pour la dégradation de la pollution des eaux usées.

Abstract

The aim of this study is to synthesize and characterize magnesium-doped zinc oxide (MgZnO) nanoparticles at different mass percentages and to evaluate their efficacy as photocatalysts under the influence of ultraviolet (UV) radiation. Advanced methods such as X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), FTIR spectroscopy and UV-Vis spectroscopy were used to study the crystal structure, morphology and absorption properties of these nanoparticles. During the experiments, reaction conditions were carefully adjusted to enhance the properties of the MgZnO nanoparticles and achieve optimum catalytic performance. It was shown that the basic medium at pH = 10 is the most suitable for the activity of these nanoparticles, as it offers a favorable environment to enhance their catalytic activity. The results showed that MgZnO nanoparticles possess a good capacity to decompose organic pollutants such as dyes and other organic compounds when exposed to UV light. The high catalytic efficiency of these nanoparticles is attributed to enhanced electronic charge transfer and prevention of electron and hole recombination, which enhances their interaction with pollutants. This performance makes MgZnO nanoparticles an effective candidate for wastewater purification and polluted air treatment applications, helping to break down environmental pollutants efficiently. The results confirm the potential of these nanoparticles in the field of photocatalysis and their applications in wastewater and air treatment technologies in basic environments. --------------------------------------------------------------------------------- الهدف من هذه الدراسة هوتحضير وتوصيف جسيمات أكسيد الزنك المخصبة بالمغنيسيوم (MgZnO) النانوية بنسب كتل مختلفة وتقييم فعاليتها كمحفزات ضوئية تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. استُخدمت طرق متقدمة مثل حيود الأشعة السينية (XRD)، الفحص المجهري الإلكتروني الماسح (MEB)، والتحليل الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية بالأشعة فوق البنفسجية (FTIR) والتحليل الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية والمرئية لدراسة البنية البلورية والتشكل وخصائص الامتصاص لهذه الجسيمات النانوية. خلال التجارب، تم تعديل ظروف التفاعل بعناية لتحسين خصائص جسيماتMgZnOالنانوية وتحقيق الأداء التحفيزي الأمثل. وقد تبين أن الوسط القاعدي عند الكمون الهيدروجين يساوي 10 هو الأنسب لنشاط هذه الجسيمات النانوية، حيث يوفر بيئة مواتية لزيادة نشاطها التحفيزي. أظهرت النتائج أن جسيماتMgZnOالنانوية تتمتع بقدرة جيدة على تحليل الملوثات العضوية مثل الأصباغ والمركبات العضوية الأخرى عند تعريضها للأشعة فوق البنفسجية. وتُعزى الكفاءة التحفيزية العالية لهذه الجسيمات النانوية إلى تحسين نقل الشحنة الإلكترونية ومنع إعادة تركيب الإلكترونات والثقوب، مما يعزز تفاعلها مع الملوثات. ويجعل هذا الأداء من جسيمات MgZnO النانوية مرشحاً فعالاً لتطبيقات تنقية مياه الصرف الصحي ومعالجة الهواء الملوث، مما يساعد على تكسير الملوثات البيئية بكفاءة. وتؤكد النتائج إمكانات هذه الجسيمات النانوية في مجال التحفيز الضوئي وتطبيقاتها في تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي والهواء في البيئات الأساسية. --------------------------------------------------------------------------------- Cette étude vise à synthétiser et caractériser des nanoparticules d'oxyde de zinc dopé au magnésium (MgZnO) à différents pourcentage en masse et à évaluer leur efficacité en tant que photocatalyseur sous l'influence des rayons ultraviolets (UV). Des méthodes avancées telles que la diffraction des rayons X (XRD), la microscopie électronique à balayage (MEB), la spectroscopie FTIR et la spectroscopie UV-Vis ont été utilisées pour étudier la structure cristalline, la morphologie et les propriétés d'absorption de ces nanoparticules. Au cours des expériences, les conditions de réaction ont été minutieusement ajustées pour améliorer les propriétés des nanoparticules de MgZnO et atteindre une performance catalytique optimale. Il a été démontré que le milieu basique à un pH = 10 est le plus approprié pour l'activité de ces nanoparticules, car il offre un environnement favorable pour augmenter leur activité catalytique. Les résultats ont prouvé que les nanoparticules de MgZnO possèdent une bonne capacité à décomposer les polluants organiques tels que les colorants et autres composés organiques lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV. L'efficacité catalytique élevée de ces nanoparticules est attribuée à une amélioration du transfert de charges électroniques et à la prévention de la recombinaison des électrons et des trous, ce qui renforce leur interaction avec les polluants. Cette performance fait des nanoparticules de MgZnO un candidat efficace pour les applications de purification de l'eau usée et de traitement de l'air pollué, aidant à décomposer les polluants environnementaux de manière efficace. Les résultats confirment le potentiel de ces nanoparticules dans le domaine de la photocatalyse et leurs applications dans les technologies de traitement des eaux usées et de l'air dans des environnements basiques.