Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hoạt động xúc tác được cải thiện của ống nano WO3–Au: cơ chế và tiềm năng khử ô nhiễm môi trường
Tóm tắt
Việc xử lý ô nhiễm môi trường là một vấn đề cấp bách toàn cầu, và sự phát triển các công nghệ khử ô nhiễm thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí là rất quan trọng. Chúng tôi đã báo cáo về việc tổng hợp và đặc trưng hóa hoàn chỉnh ống nano WO3, có đường kính từ 10–15 nm và chiều dài có thể lên đến vài micromet. Các hạt nano vàng (NPs) hình cầu đã phát triển ngẫu nhiên trên bề mặt của ống nano WO3. Những ống nano này được sử dụng để phân hủy quang xúc tác chất ô nhiễm hữu cơ Rhodamine B. Đáng chú ý, các ống nano WO3–Au thể hiện hiệu suất vượt trội trong việc hấp phụ và photodegradation của Rhodamine B, đạt được tỷ lệ loại bỏ ấn tượng là 95,6%. Sự cải thiện này có thể được quy cho sự tách biệt hiệu quả các hạt tải điện phát quang, sự mở rộng hấp thụ ánh sáng vào vùng khả kiến, và hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) cũng như rào cản Schottky được hình thành bởi các hạt nano Au. Cơ chế quang xúc tác được đề xuất giải thích quá trình phân hủy từng bước Rhodamine B bằng cách tận dụng các tính chất độc đáo của các ống nano. Các thí nghiệm tái chế đã chứng minh sự ổn định của xúc tác quang, nhấn mạnh tiềm năng của nó trong các ứng dụng làm sạch nước. Những phát hiện này nhấn mạnh vai trò hứa hẹn của các ống nano WO3–Au như là các xúc tác quang hiệu quả cho việc khử ô nhiễm môi trường.
Từ khóa
#ống nano WO3–Au #hiệu suất quang xúc tác #Rhodamine B #khử ô nhiễm môi trường #hấp phụ #tái chếTài liệu tham khảo
R. Daghrir, P. Drogui, D. Robert, Photoelectrocatalytic technologies for environmental applications. J. Photochem. Photobiol. A 238, 41–52 (2012)
G. Zheng, J. Wang, H. Liu, V. Murugadoss, G. Zu, H. Che, C. Lai, H. Li, T. Ding, Q. Gao, Z. Guo, Tungsten oxide nanostructures and nanocomposites for photoelectrochemical water splitting. Nanoscale 11, 18968–18994 (2019)
Y. Wicaksana, S. Liu, J. Scott, R. Amal, Tungsten trioxide as visible light photocatalyst for volatile organic carbon removal. Molecules 19, 17747–17762 (2014)
X.S. Rong, F. Qiu, J. Yan, H. Zhao, X. Zhu, D. Yang, Coupling with a norrow-band-gap semiconductor for enhancement of visible-light photocatalytic activity: preparation of Bi2S3/g-C3H4 and application for degradation of RhB. RSC Adv. 5, 24944–24952 (2015)
H. Zhang, G. Chen, D.W. Bahnemann, Photoelectrocatalytic materials for environmental applications. J. Mater. Chem. 19, 5089–5121 (2009)
T. Govindaraja, C. Mahendran, V.S. Manikandan, J. Archanab, M. Shkirc, J. Chandrasekaran, Fabrication of WO3 nanorods/RGO hybrid nanostructures for enhanced visible-light-driven photocatalytic degradation of ciprofloxacin and rhodamine B in an ecosystem. J. Alloys Compd. 868, 159091 (2021)
J. Zhang, X. Fu, H. Hao, W. Gan, Facile synthesis 3D flower-like Ag@WO3 nanostructures and applications in solar-light photocatalysis. J. Alloys Compd. 757, 134–141 (2018)
A. Sclafani, L. Palmisano, G. Marci, A.M. Venezia, Influence of platinum on catalytic activity of polycrystalline WO3 employed for phenol photodegradation in aqueous suspension. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 51, 203–219 (1998)
G. Zhang, W. Guan, H. Shen, X. Zhang, W. Fan, C. Lu, H. Bai, L. Xiao, W. Gu, W. Shi, Organic additives-free hydrothermal synthesis and visible-light-driven photodegradation of tetracycline of WO3 nanosheets. Ind. Eng. Chem. Res. 53, 5443–5450 (2014)
G.R. Bamwenda, H. Arkawa, The visible light induced photocatalytic activity of tungsten trioxide powders. Appl. Catal. A 210, 181–191 (2001)
H. Najafi-Ashtiani, The effect of different surface morphologies on WO3 and WO3–Au gas-sensors performance. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 30, 12224–12233 (2019)
Y. Hu, L. Hao, Y. Zhang et al., Defect concentration regulation in nanoflower-like WO3 film and its influence on photocatalytic activity. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 32, 9412–9423 (2021)
X. Wang, H. Zhang, L. Liu, W. Li, P. Cao, Controlled morphologies and growth direction of WO3 nanostructures hydrothermally synthesized with citric acid. Mater. Lett. 130, 248–251 (2014)
E. Lassner, W. Schubert, Tungsten—Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys and Chemical Compounds (Springer, New York, 1999), pp.120–121
S.K. Biswas, J.-O. Baeg, S.-J. Moon, K.-J. Kong, W.-W. So, Morphologically different WO3 nanocrystals in photoelectrochemical water oxidation. J. Nanopart. Res. 14, 667 (2012)
Y. Li, Z. Tang, J. Zhang, Z. Zhang, Fabrication of vertical orthorhombic/hexagonal tungsten oxide phase junction with high photocatalytic performance. Appl. Catal. B 207, 207–217 (2017)
A.P. Manuel, K. Shankar, Hot electrons in TiO2–noble metal nano-heterojunctions: fundamental science and applications in photocatalysis. Nanomaterials 11(5), 1249 (2021)
S.B. Ramakrishnan, F. Mohammadparast, A.P. Dadgar, T. Mou, T. Le, B. Wang, P.K. Jain, M. Andiappan, Photoinduced electron and energy transfer pathways and photocatalytic mechanisms in hybrid plasmonic photocatalysis. Adv. Opt. Mater. 9, 2101128 (2021)
M. Liu et al., Heterostructure nanocomposite with local surface plasmon resonance effect enhanced photocatalytic activity—a critical review. J. Phys. D 55, 043002 (2022)
W. Li, T. Wang, D. Huang, C. Zheng, Y. Lai, X. Xiao, S. Cai, W. Chen, Hexagonal WO3·0.33H2O hierachical microstructure with efficient photocatalytic degradation activity. Catalysts 11, 496 (2021)
M. Zamouche, O. Hamdaoui, Sorption of rhodamine B by cedar cone: effect of pH and ionic strength. Energy Procedia 18, 1228–1239 (2012)
Z. Jiang, F. Yang, G. Yang, L. Kong, M.O. Jones, T. Xiao, P.P. Edwards, The hydrothermal synthesis of BiOBr flakes for visible-light-responsive photocatalytic degradation of methyl orange. J. Photochem. Photobiol. 212, 8–13 (2010)
S.-R. Zhu, Q. Qi, W.-N. Zhao, M.-K. Wu, Y. Fang, K. Tao, F.-Y. Yi, L. Han, Hierarchical core-shell SiO2@PDA@BiOBr microspheres with enhanced visible-light-driven photocatalytic performance. Dalton Trans. 46, 11451–11458 (2017)
J. Kou, C. Lu, J. Wang, Y. Chen, Z. Xu, R.S. Varma, Selectivity enhancement in heterogeneous photocatalytic transformations. Chem. Rev. 117, 1445–1514 (2017)