Catalytic reduction of nitrophenol over metal organic frameworks

Bu çalışmada, çevre ve insan sağlığı için tehlike arz eden ve önemli bir kirletici olan 4-nitrofenolün (4-NP) atık sulardan giderimi, katalitik indirgenme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Katalitik indirgeme işlemi için terefitalat ve imidazolat tipi metal organik ağ yapılarının katalitik performansı incelenmiştir. Terefitalat tipi metal organik ağ yapısı için Cu bazlı HKUST-1 seçilmiş; yapıya demir eklenmesinin ve karbonizasyon işleminin katalitik performansa ve yapısal özelliklere etkisi incelenmiştir. İmidazolat tipi metal organik ağ yapılarından olan ZIF-67'ye ise bakır ve nikel eklenmesinin 4-NP'ün katalitik indirgenme performansına etkileri incelenmiştir. Ayrıca, ZIF-67'nin maliyetini düşürmek ve sulu ortamda kararlılığını arttırmak için biyokömür eklenmiş ve elde edilen malzemenin katalizör ve adsorbent olarak verimliliği belirlenmiştir. Sentezlenen tüm malzemelerin morfolojik ve yapısal özellikleri XRD, SEM-EDS, FTIR, N2 adsorpsiyon-desorpsiyonu, TGA ve XPS analizleri ile ortaya konmuştur. Ayrıca katalitik indirgenme reaksiyonunda sıcaklık, 4-NP konsantrasyonu, NaBH4 miktarı, katalizör miktarı gibi parametrelerin etkileri ve katalizörlerin tekrar kullanılabilirlikleri incelenmiştir. Aynı şartlarda gerçekleştirilen denemelerde en iyi performansı 1 dakikada tam dönüşümü sağlayan Cu0.8Fe0.2@C olduğu belirlenmiştir.

In present study, the elimination of 4-nitrophenol (4-NP) from wastewater, hazardous pollutant for the sanitary of human and environment, was carried out by the catalytic reduction method. For the catalytic reduction proceedings, the catalytic efficiency of terephthalate and imidazolate types of metal-organic frameworks was investigated. Cu-based HKUST-1 was chosen for the terephthalate-type metal-organic network structure; the effects of adding iron to the structure and carbonization on the catalytic efficiency and structural properties were evaluated. The contributions of the addition of copper and nickel to ZIF-67, which is one of the imidazolate type metal-organic network structures, on the catalytic reduction performance of 4-NP were investigated. In addition, biochar was added to reduce the cost of ZIF-67 and increase its stability in aqueous medium. The efficiency of the obtained material as a catalyst and adsorbent was demonstrated. The structural and morphological characteristics of all obtained materials were investigated by XRD, N2 adsorption-desorption, FTIR, SEM-EDS, TGA, and XPS analyses. In addition, the effects of parameters such as temperature, concentration of 4-NP, NaBH4 amount, and catalyst amount on the efficiency of reduction over synthesized catalysts and the reusability of these materials were investigated. By the experiments carried out under the same conditions, it was determined that Cu0.8Fe0.2@C exhibits the best performance, which provides complete conversion in 1 minute.