Grüne Synthese von ZnO-Nanopartikeln unter Verwendung von Justicia adhatoda zur photocatalytischen Abbau von Malachitgrün und Reduktion von 4-Nitrophenol

Diese Studie stellt eine einfache grüne Synthese vor, die die bisher kleinste berichtete Kristallit-/Partikelgröße von Zinkoxid-Nanopartikeln (ZnO-NPs) erreicht, die 5,2/12,41 nm mit dem Blattextrakt von Justicia adhatoda (J. adhatoda) misst. Durch die Verwendung von wässrigem J. adhatoda-Blattextrakt als reduzierendes und stabilisierendes Mittel nutzt die Methode die reichhaltige phytochemische Zusammensetzung der Pflanze, um hochkristalline und morphologisch kontrollierte ZnO-NPs herzustellen. Diese präzise Kontrolle der Partikelgröße hebt die Effektivität des Syntheseprozesses bei der morphologischen Anpassung hervor. Die synthetisierten NPs wurden gründlich mit XRD, UV-vis-Spektroskopie, FTIR, FESEM und HRTEM charakterisiert, die zusammen eine überlegene Kristallinität, kontrollierte Morphologie und einzigartige Oberflächeneigenschaften zeigen, die durch phytochemische Bio-Capping vermittelt werden. Die photocatalytische Leistung dieser biogenen ZnO-NPs wurde zum Abbau von zwei Modellverunreinigungen bewertet: Malachitgrün (MG), einem synthetischen Farbstoff, und 4-Nitrophenol (4-NP), einem giftigen organischen Verbindungen. Die NPs zeigten eine außergewöhnliche photocatalytische Effizienz mit einer Abbaurate von 99,8% MG innerhalb von 180 Minuten und bewiesen eine schnelle photocatalytische Reduktion von 4-NP zu 4-Aminophenol mit einer Reaktionsgeschwindigkeitskonstante von 0,245 min-1 unter UV- und Sonnenlichbestrahlung. Mechanistische Studien führten diese hohe Leistung auf die Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und die Wechselwirkungen zwischen Elektron-Loch-Paaren zurück, unterstützt durch verbesserte Ladungstrennung und hohe spezifische Oberfläche. Diese Arbeit etabliert nicht nur das Potenzial von J. adhatoda-vermittelten ZnO-NPs zur Bekämpfung persistenter organischer Schadstoffe, sondern setzt auch einen Maßstab für die Synthese von größenkontrollierten NPs. Durch die Bereitstellung skalierbarer und umweltfreundlicher Technologien zur Wasseraufbereitung fördert diese Studie die grüne Nanotechnologie.