可視光照射下でのローダミンBの光触媒分解のためのリン酸塩廃石のAgPO/ヒドロキシアパタイトへの価値化

Valorization of phosphate waste rocks to AgPO/hydroxyapatite for photocatalytic degradation of Rhodamine B under visible light irradiation.

• Zineb Labaali
• Sanaê Kholtei
• Jamal Naja

抄録

リン酸塩廃鉱からリン酸銀/ヒドロキシアパタイト(AgPO/HA)複合体を製造した。まず、リン酸塩廃鉱をHAに分解し、次に、このHAを硝酸銀溶液で処理することにより、リン酸銀/ヒドロキシアパタイト(AgPO/HA)複合体を製造した。最適な合成パラメータ(銀とHAの重量比,脱炭酸温度,脱炭酸時間)を求めるために、応答表面法の一種であるBox-Behnken実験計画を用いた。実験応答としては、ローダミンBの水溶液中での可視光光分解を用いた。その結果を分散分析した結果、合成した光触媒の光活性に最も影響を与えるパラメータは銀の重量比であることがわかった。最適条件は、可視光条件下で98.609%/4時間のRhB分解収率を与えることが予測された。この中で、Ag/HA重量比14％、脱炭酸温度300℃、脱炭酸時間30分が最適条件であることがわかった。最適条件で合成した試料は、X線回折,蛍光X線分析,フーリエ変換赤外スペクトル分析,走査型電子顕微鏡,透過型電子顕微鏡,紫外-可視拡散反射分光法を用いて特性を評価した。純HAとの比較により、AgPO/HA複合体の合成に成功したことを明らかにした。

A silver phosphate/hydroxyapatite (AgPO/HA) composite was produced from phosphate waste rocks, firstly by the valorization of these wastes to HA and then by the treatment of this prepared HA with a silver nitrate solution. A type of response surface methodology, Box-Behnken experimental design, was used to find optimum synthesis parameters (silver to HA weight ratios, calcination temperature and calcination time). The visible light photodegradation of Rhodamine B in aqueous solution was used as the experimental response. The analysis of variance for the results showed that silver weight ratio is the most influential parameter on photoactivity of the synthesized photocatalyst. The optimum conditions were predicted to give an RhB degradation yield of 98.609%/4 hours under visible light conditions. In this context, a Ag/HA weight ratio of 14%, a calcination temperature of 300 °C, and a calcination time of 30 min were found to be the optimum conditions. Samples synthesized under the optimum condition were characterized by the use of X-ray diffraction, X-ray fluorescence spectrometer, Fourier transform infrared spectrum analysis, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and ultraviolet-visible diffuse reflection spectroscopy. By comparison with pure HA, the characterization results clearly showed the successful synthesis of the AgPO/HA composite.