Synthèse de nanoparticules de CuO, de ZnO et de nanocomposite CuO-ZnO pour une dégradation photocatalytique améliorée de la Rhodamine B : une étude comparative

Résumé La pollution de l'eau, résultant de la présence de colorants et de produits chimiques toxiques, constitue un défi mondial, soulignant la nécessité de solutions écologiques pour la décontamination de l'eau. Cette étude s'est concentrée sur la synthèse de nanoparticules d'oxyde de cuivre (CuO NPs), de nanoparticules d'oxyde de zinc (ZnO NPs) et d'un nanocomposite bimétallique CuO-ZnO (CZ NC) par une méthode respectueuse de l'environnement utilisant de l'extrait de feuilles de Tragia involucrata L. Une analyse complète des propriétés structurelles et optiques a été réalisée à l'aide de diverses techniques analytiques telles que la diffraction des rayons X (XRD), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), la spectroscopie de photoélectrons X (XPS), la diffusion de la lumière UV (UV-DRS), la photoluminescence (PL), la microscopie électronique à balayage à champ (FE-SEM), l'analyse élémentaire par dispersive à rayons X (EDAX), la microscopie électronique à transmission (TEM), la diffraction d'électrons atomes (SAED), le potentiel zêta, l'analyse thermogravimétrique (TGA) et la surface spécifique (BET). Par rapport aux CuO et ZnO NPs purs, le CZ-NC a montré une activité photocatalytique notablement améliorée dans la dégradation du colorant Rhodamine B (RhB). Les conditions optimales pour la dégradation de RhB ont été trouvées à un pH de 9 et une dose de catalyseur de 1 mg/mL pour une concentration de 10 ppm. Dans ces conditions, les CuO NPs, ZnO NPs et CZ-NC ont montré des rendements élevés de 78 %, 83 % et 96,1 % respectivement sur 105 minutes. Grâce à la LC-HRMS, l'identification des produits de dégradation a offert des perspectives précieuses sur le chemin de la dégradation photocatalytique. De plus, l'analyse de toxicité des intermédiaires, réalisée par le biais du logiciel ECOSAR, a indiqué la formation de sous-produits non toxiques (ChV/LC 50 /EC 50 > 100) après la fin de la réaction. De plus, les catalyseurs recyclés ont montré une stabilité soutenue pendant jusqu'à 4 cycles, avec seulement une légère diminution de l'activité allant jusqu'à 6,8 %. Cela confirme leur efficacité catalytique dans la purification de l'eau polluée. Cette recherche contribue de manière significative à l'avancement des nanocomposites respectueux de l'environnement, améliorant leur efficacité dans le domaine de la remédiation environnementale.