Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc nano dựa trên graphene cho quá trình phân hủy quang xúc tác nâng cao các thuốc nhuộm công nghiệp
Tóm tắt
Oxit graphene (GO) là một lớp đơn nguyên tử carbon liên kết sp2 với nhiều nhóm chức oxy trên bề mặt. Sự xuất hiện của diện tích bề mặt lớn (~2630 m2/g), các chức năng bề mặt, cùng với tính chất điện tử và cơ học khiến các hợp chất dựa trên graphene trở nên ưu việt cho các ứng dụng xử lý. Chúng tôi báo cáo về việc tổng hợp và so sánh hiệu suất phân hủy thuốc nhuộm của hai hợp chất dựa trên titania (TiO2), GO-TiO2 và GO-TiO2 đã giảm (rGO-TiO2). Cả hai hợp chất này được đặc trưng bằng SEM-EDX, TEM, FTIR và XRD. Chúng tôi nghiên cứu sự phân hủy thuốc nhuộm anion Eosin Y và thuốc nhuộm cation Methylene blue (MB) trong các dung dịch nước dưới ánh sáng trắng và bức xạ UV. Kết quả của chúng tôi cho thấy hợp chất rGO(10 wt%)-TiO2 cho hiệu suất phân hủy tối đa (~95%) cả hai loại thuốc nhuộm Eosin Y và MB với nồng độ 10 ppm trong dung dịch nước. Hoạt động quang xúc tác được cải thiện của các hợp chất rGO-TiO2 so với TiO2 và GO-TiO2 có thể được cho là do sự hiện diện của sự chuyển giao điện tử hiệu quả từ dải dẫn của TiO2 vào các vùng dẫn điện của graphene, điều này cuối cùng hạn chế việc tái kết hợp e−/h+ thêm. Hơn nữa, các ảnh hưởng của pH dung dịch và tải TiO2 cũng được nghiên cứu trên quá trình phân hủy.
Từ khóa
#graphene #oxit graphene #titania #phân hủy thuốc nhuộm #quang xúc tácTài liệu tham khảo
G. Jiang et al., TiO2 nanoparticles assembled on graphene oxide nanosheets with high photocatalytic activity for removal of pollutants. Carbon N. Y. 49, 2693–2701 (2011)
H. Ben Mansour et al., Alteration of in vitro and acute in vivo toxicity of textile dyeing wastewater after chemical and biological remediation. Environ. Sci. Pollut. Res. 19, 2634–2643 (2012)
P.A. Carneiro, M.E. Osugi, J.J. Sene, M.A. Anderson, M.V.B. Zanoni, Evaluation of color removal and degradation of a reactive textile azo dye on nanoporous TiO2 thin-film electrodes. Electrochim. Acta 49, 3807–3820 (2004)
H. Bornick, P. Eppinger, T. Grischek, E. Worch, Simulation of biological degradation of aromatic amines in river bed sediments. Water Res. 35, 619–624 (2001)
L. Wang, S. Barrington, J.W. Kim, Biodegradation of pentyl amine and aniline from petrochemical wastewater. J. Environ. Manag. 83, 191–197 (2007)
M. Fukushima, K. Tatsumi, K. Morimoto, The fate of aniline after a photo-Fenton reaction in an aqueous system containing iron(III), humic acid, and hydrogen peroxide. Environ. Sci. Technol. 34, 2006–2013 (2000)
D.F. Ollis, E. Pelizzetti, N. Serpone, Destruction of water contaminants. Environ. Sci. Technol. 25, 1522–1529 (1991)
D.F. Ollis, C. Turchi, Heterogeneous photocatalysis for water purification: contaminant mineralization kinetics and elementary reactor analysis. Environ. Prog. 9, 229–234 (1990)
R.P.S. Suri et al., Heterogeneous photocatalytic oxidation of hazardous organic contaminants in water. Water Environ. Res. 65, 665–673 (1993)
Finklea, H. O. Semiconductor electrodes. (Elsevier, 1988)
J. Tian et al., Carbon quantum dots/hydrogenated TiO2 nanobelt heterostructures and their broad spectrum photocatalytic properties under UV, visible, and near-infrared irradiation. Nano Energy 11, 419–427 (2015)
A. Molea, V. Popescu, N.A. Rowson, A.M. Dinescu, Influence of pH on the formulation of TiO2 nano-crystalline powders with high photocatalytic activity. Powder Technol. 253, 22–28 (2014)
A. Molea, V. Popescu, N.A. Rowson, Effects of I-doping content on the structural, optical and photocatalytic activity of TiO 2 nanocrystalline powders. Powder Technol. 230, 203–211 (2012)
T. Wu et al., Greatly enhanced electrocatalytic N 2 reduction on TiO 2 via V doping. Small Methods 3, 1900356 (2019)
E. Pramauro, A.B. Prevot, D. Fabbri, Photocatalytic treatment of laboratory wastes containing hazardous organic compounds. Handb. Green Anal. Chem 120, 407–424 (2012)
L.M. Canle, J.A. Santaballa, E. Vulliet, On the mechanism of TiO2-photocatalyzed degradation of aniline derivatives. J. Photochem. Photobiol. A Chem.175, 192–200 (2005)
W. Chu, W.K. Choy, T.Y. So, The effect of solution pH and peroxide in the TiO2-induced photocatalysis of chlorinated aniline. J. Hazard. Mater. 141, 86–91 (2007)
S. Fukahori, H. Ichiura, T. Kitaoka, H. Tanaka, Photocatalytic decomposition of bisphenol A in water using composite TiO2-zeolite sheets prepared by a papermaking technique. Environ. Sci. Technol. 37, 1048–1051 (2003)
J. Aguado, R. van Grieken, M.J. López-Muñoz, J. Marugán, A comprehensive study of the synthesis, characterization and activity of TiO2 and mixed TiO2/SiO2 photocatalysts. Appl. Catal. A Gen. 312, 202–212 (2006)
S. Wang, S. Zhou, Photodegradation of methyl orange by photocatalyst of CNTs/P-TiO2 under UV and visible-light irradiation. J. Hazard. Mater. 185, 77–85 (2011)
H. Zhang, X. Lv, Y. Li, Y. Wang, J. Li, P25-graphene composite as a high performance photocatalyst. ACS Nano 4, 380–386 (2010)
D.R. Dreyer, S. Park, C.W. Bielawski, R.S. Ruoff, The chemistry of graphene oxide. Chem. Soc. Rev. 39, 228–240 (2010)
S. Stankovich et al., Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon N. Y 45, 1558–1565 (2007)
A. Ojha, P. Thareja, Electrolyte induced rheological modulation of graphene oxide suspensions and its applications in adsorption. Appl. Surf. Sci. 435, 786–798 (2018)
H. Kim, G. Moon, D. Monllor-Satoca, Y. Park, W. Choi, Solar photoconversion using graphene/TiO 2 composites: nanographene shell on TiO2 core versus TiO2 nanoparticles on graphene sheet. J. Phys. Chem. C 116, 1535–1543 (2012)
I. Poulios, E. Micropoulou, R. Panou, E. Kostopoulou, Photooxidation of eosin Y in the presence of semiconducting oxides. Appl. Catal. B Environ. 41, 345–355 (2003)
W.S. Hummers, R.E. Offeman, Preparation of graphitic oxide. J. Am. Chem. Soc. 208, 1937 (1957)
H. Atout et al., Enhanced photocatalytic degradation of methylene blue: preparation of TiO2/reduced graphene oxide nanocomposites by direct sol-gel and hydrothermal methods. Mater. Res. Bull. 95, 578–587 (2017)
S. Thakur, N. Karak, Green reduction of graphene oxide by aqueous phytoextracts. Carbon N. Y 50, 5331–5339 (2012)
W. Li, F. Wang, Y. Liu, J. Wang, J. Yang, L. Zhang, A.A. Elzatahry, D. al-Dahyan, Y. Xia, D. Zhao, General strategy to synthesize uniform mesoporous TiO2/graphene/mesoporous TiO2 sandwich-like nanosheets for highly reversible lithium storage. Nano Lett. 15, 2186–2193 (2015)
B. Jiang et al., In situ growth of TiO 2 in interlayers of expanded graphite for the fabrication of TiO 2 -graphene with enhanced photocatalytic activity. Chem. - A Eur. J 17, 8379–8387 (2011)
H.G. Yang, G. Liu, S.Z. Qiao, C.H. Sun, Y.G. Jin, S.C. Smith, J. Zou, H.M. Cheng, G.Q. Lu, Solvothermal synthesis and photoreactivity of anatase TiO 2 nanosheets with dominant {001} facets. J. Am. Chem. Soc. 131, 4078–4083 (2009)
L. Zou et al., Synergistic effect of titanium dioxide nanocrystal/reduced graphene oxide hybrid on enhancement of microbial electrocatalysis. J. Power Sources 276, 208–214 (2015)
Z. Tang, S. Shen, J. Zhuang, X. Wang, Noble-metal-promoted three-dimensional macroassembly of single-layered graphene oxide. Angew. Chem. Int. Ed. 49, 4603–4607 (2010)
H. Chen, C.E. Nanayakkara, V.H. Grassian, Titanium dioxide photocatalysis in atmospheric chemistry. Chem. Rev. 112, 5919–5948 (2012)
C. Randorn, S. Wongnawa, P. Boonsin, Bleaching of methylene blue by hydrated titanium dioxide. ScienceAsia 30, 149 (2004)
G. Sivalingam, K. Nagaveni, M.S. Hegde, G. Madras, Photocatalytic degradation of various dyes by combustion synthesized nano anatase TiO2. Appl. Catal. B Environ. 45, 23–38 (2003)
S. Lakshmi, R. Renganathan, S. Fujita, Study on TiO2-mediated photocatalytic degradation of methylene blue. J. Photochem. Photobiol. A Chem. 88, 163–167 (1995)
J. Lin, R. Zong, M. Zhou, Y. Zhu, Photoelectric catalytic degradation of methylene blue by C60-modified TiO2 nanotube array. Appl. Catal. B Environ. 89, 425–431 (2009)
R. Somasekhar, M. Nookaraju, Nanotitania composite assembled with graphene oxide for photocatalytic degradation of Eosin Yellow under visible light. 3, 160–169 (2018)
I.K. Konstantinou, T.A. Albanis, TiO2-assisted photocatalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: kinetic and mechanistic investigations: a review. Appl. Catal. B Environ. 49, 1–14 (2004)
Y. Chen, L. Chen, H. Bai, L. Li, Graphene oxide-chitosan composite hydrogels as broad-spectrum adsorbents for water purification. J. Mater. Chem. A 1, 1992–2001 (2013)
Methylene blue adsorption on graphene oxide. Available at https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20133274033. (Accessed: 6th December 2019)
K. Mamun Reza, A. Kurny, F. Gulshan, Parameters affecting the photocatalytic degradation of dyes using TiO 2 : a review. Appl Water Sci 7, 1569–1578 (2017)