Synthesis of flower-like Ag-ZnO nanostructure and its application in the photodegradation of methyl orange

Abstract

Nanostructured Ag-ZnO materials were successfully synthesized by first producing a ZnO with flower-like morphology using a simple precipitation method, and then Ag nanoparticles were prepared directly on the surface by a facile photoreduction method. The materials were characterized by scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), by X-ray diffractometry (XRD) and atomic absorption spectrometry (AAS). They were shown to be composed of metallic Ag particles dispersed on the surface of flower-like ZnO structures. Photocatalytic effect of Ag-ZnO on the photodegradation of methyl orange (MO) under UV irradiation was investigated in aqueous suspension. The effect of pH, Ag content, photodeposition time, concentration of the organic dye and presence of Mg2+, Ca2+, NO3-, Cl- and SO4(2-) on the photocatalytic degradation and decolorization reaction of MO was studied. The photocatalytic method was applied for the degradation of MO in several synthetic wastewater samples with satisfactory results.

Translated abstract

Materiais nanoestruturados do tipo Ag-ZnO foram sintetizados primeiro preparando um ZnO com morfologia de flor por um método de precipitação e então depositando partículas de Ag diretamente sobre sua superfície, utilizando um método simples de fotorredução. As estruturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e de transmissão (TEM), difratometria de raios X (XRD) e espectrometria de absorção atômica (AAS). Os resultados mostraram que elas são compostas por nanopartículas de Ag metálica dispersas sobre a superfície de ZnO na forma de flor. O efeito fotocatalítico do Ag-ZnO na fotodegradação de alaranjado de metila (MO) sob radiação UV foi investigado em suspensão aquosa. Fatores que influenciam na reação de degradação e descolorização fotocatalítica do MO como pH, teor de Ag, tempo de fotodegradação, concentração do corante orgânico e presença de interferentes tais como Mg2+, Ca2+, NO3-, Cl- e SO4(2-) foram estudados. Resultados satisfatórios foram obtidos quando o método fotocatalítico proposto foi aplicado na degradação de MO em várias amostras de água residuais sintéticas.