Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp phản ứng quang của bạc trên vật liệu nano Bi2O3/TiO2 và hoạt động xúc tác của chúng trong quá trình phân hủy methyl orange
Tóm tắt
Bài báo này trình bày quá trình chuẩn bị TiO2 tinh khiết, 40% Bi2O3 trong TiO2 và vật liệu nano Bi2O3/TiO2 tải bạc thông qua phương pháp thủy nhiệt kết hợp với quá trình quang khử. Cấu trúc tinh thể, hình thái và thành phần của các mẫu được đặc trưng bởi phương pháp nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét và phổ tán xạ năng lượng tương ứng. Sự phân tán của các hạt nano bạc trên bề mặt vật liệu nano Bi2O3/TiO2 được phát hiện là làm cho dải dẫn gần với dải hóa trị, dẫn đến khoảng cách năng lượng hẹp hơn so với TiO2 tinh khiết và vật liệu nano Bi2O3/TiO2. Phân tích XRD cho thấy các hạt nano bạc được phân tán mịn trên bề mặt của các vật liệu nano Bi2O3/TiO2. Tất cả các kết quả đặc trưng cho thấy các vật liệu nano Ag/Bi2O3/TiO2 có kích thước tinh thể nhỏ hơn, khả năng hấp thụ mạnh hơn trong vùng ánh sáng nhìn thấy và diện tích bề mặt lớn hơn so với TiO2 tinh khiết và vật liệu nano Bi2O3/TiO2. Độ phát quang giảm với việc gia tăng thời gian chiếu UV của vật liệu nano Bi2O3/TiO2 tải bạc, cho thấy tỷ lệ tái hợp của cặp electron-hố giảm. Để kiểm tra khả năng xúc tác quang, methyl orange được sử dụng làm chuẩn. Quá trình phân hủy quang hóa methyl orange cho thấy mẫu ABT5 thể hiện hiệu suất phân hủy cao nhất lên đến 99% trong vòng 180 phút chiếu sáng.
Từ khóa
#TiO2 #Bi2O3 #bạc #vật liệu nano #xúc tác quang #phân hủy methyl orangeTài liệu tham khảo
M.R. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D.W. Bahnemann, Environmental applications of semiconductor photocatalysis. Chem. Rev. 95, 69–96 (1995)
A. Kudo, Y. Miseki, Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting. Chem. Soc. Rev. 38, 253–278 (2009)
W. Choi, A. Termin, M.R. Hoffmann, The role of metal ion dopants in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics. J. Phys. Chem. 98, 13669–13679 (1994)
A. Kudo, K. Omori, H. Kato, A novel aqueous process for preparation of crystal form- controlled and highly crystalline BiVO4 powder from layered vanadates at room temperature and its photocatalytic and photophysical properties. J. Am. Chem. Soc. 121, 11459–11467 (1999)
Z.F. Bian, J. Zhu, S.H. Wang, Y. Cao, X.F. Qian, H.X. Li, Self-assembly of active Bi2O3/TiO2 visible photocatalyst with ordered mesoporous structure and highly crystallized anatase. J. Phys. Chem. C 112, 6258–6262 (2008)
S. Shamaila, A.K. Sajjad, F. Chen, J.L. Zhang, Study on highly visible light active Bi2O3 loaded ordered mesoporous titania. Appl. Catal B 94, 272–280 (2010)
P.V. Kamat, Photophysical, photochemical and photocatalytic aspects of metal nanoparticles. J. Phys. Chem. B 106, 7729–7744 (2002)
Y.C. Liang, C.C. Wang, C.C. Kei, Y.C. Hsueh, W.H. Cho, T.P. Perng, Photocatalysis of Ag-loaded TiO2 nanotube arrays formed by atomic layer deposition. J. Phys. Chem. C 115, 9498–9502 (2011)
Y. Lai, H. Zhuang, K. Xie, D. Gong, Y. Tang, L. Sun, C. Lin, Z. Chen, Fabrication of uniform Ag/TiO2 nanotube array structures with enhanced photoelectrochemical performance. New J. Chem. 34, 1335–1340 (2010)
Q. Wang, X. Yang, D. Liu, J. Zhao, Fabrication, characterization and photocatalytic properties of Ag nanoparticles modified TiO2 NTs. J. Alloys Compd. 527, 106–111 (2012)
X. He, Y. Cai, H. Zhang, C. Liang, Photocatalytic degradation of organic pollutants with Ag decorated free-standing TiO2 nanotube arrays and interface electrochemical response. J. Mater. Chem. 21, 475–480 (2011)
M. Malligavathy, S. Iyyapushpam, S.T. Nishanthi, D. Pathinettam Padiyan, Remarkable catalytic activity of Bi2O3/TiO2 nanocomposites prepared by hydrothermal method for the degradation of methyl orange. J. Nanopart. Res. 19, 144 (2017)
M. Malligavathy, S. Iyyapushpam, S.T. Nishanthi, D. Pathinettam Padiyan, Optimising the crystallinity of anatase TiO2 nanospheres for the degradation of congo red dye. J. Exp. Nanosci. 11, 1074–1086 (2016)
M. Nasir, S. Bagwasi, Y. Jiao, F. Chen, B. Tian, J. Zhang, Characterization and activity of the Ce and N co-doped TiO2 prepared through hydrothermal method. Chem. Eng. J. 236, 388–397 (2014)
M.K. Seery, R. George, P. Floris, S.C. Pillai, Silver doped titanium dioxide nanomaterials for enhanced visible light photocatalysis. J. Photochem. Photobiol. A 189, 258–263 (2007)
B.D. Culity, Elements of X-ray diffraction (Addison Wesley publishing Co., London, 1978), p. 284
T. Ohsaka, F. Izumi, Y. Fujiki, Raman spectrum of anatase TiO2. J. Raman Spectrosc. 7, 321–324 (1978)
X. Wang, J. Shen, Q. Pan, Raman spectroscopy of sol–gel derived titanium oxide thin films. J. Raman Spectrosc. 42, 1578–1582 (2011)
W.D. Wang, P. Serp, P. Kalck, J.L. Faria, Visible light photodegradation of phenol on MWNT-TiO2 composite catalysts prepared by a modified sol–gel method. J. Mol. Catal. A 235, 194–199 (2005)
S.K. Das, M.K. Bhunia, A. Bhaumik, Self-assembled TiO2 nanoparticles: mesoporosity, optical and catalytic properties. Dalton Trans. 39, 4382–4390 (2010)
A.R. Malagutti, H.A.J.L. Mourao, J.R. Garbin, C. Riberiro, Deposition of TiO2 and Ag:TiO2 thin films by the polymeric precursor method and their application in the photodegradation of textile dyes. Appl. Catal. B 90, 205–212 (2009)
L. Yang, B. Kruse, Revised Kubelka–Munk theory. I. Theory and application. J. Opt. Soc. Am. A 21, 1933–1941 (2004)
X. Lu, G. Wang, T. Zhai, M. Yu, J. Gan, Y. Tong, Y. Li, Hydrogenated TiO2 nanotube arrays for supercapacitors. Nano Lett. 12, 1690–1696 (2012)
H. Li, B. Yu, Y. Fan, Dramatic activity of mixed-phase TiO2 photocatalyst synthesized by hydrothermal method. Chem. Phys. Lett. 558, 66–71 (2013)
J.G. Yu, L. Yue, S.W. Liu, B.B. Huang, X.Y. Zhang, Hydrothermal preparation and photocatalytic activity of mesoporous Au–TiO2 nanocomposite microspheres. J. Colloid Interface Sci. 334, 58–64 (2009)
Y.X. Zhang, G.H. Li, Y.X. Jin, Y. Zhang, J. Zhang, L.D. Zhang, Hydrothermal synthesis and photoluminescence of TiO2 nanowires. Chem. Phys. Lett. 365, 300–304 (2002)
X. Chen, L. Liu, P.Y. Yu, S.S. Mao, Increasing solar absorption for photocatalysis with black hydrogenated titanium dioxide nanocrystals. Science 331, 746–750 (2011)
X. Jiang, Y. Zhang, J. Jiang, Y. Rong, Y. Wang, Y. Wu, C. Pan, Characterization of oxygen vacancy associates within hydrogenated TiO2: a positron annihilation study. J. Phys. Chem. C 116, 22619–22624 (2012)
F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. Singh, Adsorption by Powders & Porous solids: principles, methodology and applications (Academic Press, San Diego, 1999), p.g.no: 93
C.T. Kresge, M.E. Leonowicz, W.J. Roth, J.C. Vartuli, J.S. Beck, Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature 359, 710–712 (1992)
J.G. Yu, H.G. Yu, B. Cheng, C. Trapalis, Effects of calcination temperature on the microstructures and photocatalytic activity of titanate nanotubes. J. Mol. Catal. A 249, 135–142 (2006)
S.J. Gregg, K.S.W. Singh, Adsorption, Surface Area and Porosity. (Academic Press, London, 1982)
M. Sylwia, T. Maria, M. Antoni, Photocatalytic degradation of azo-dye acid red 18. Desalination 185, 449–456 (2005)
D. Zhang, X. Pu, G. Ding, X. Shao, Y. Gao, J. Liu, M. Gao, Y. Li, Two-phase hydrothermal synthesis of TiO2–graphene hybrids with improved photocatalytic activity. J. Alloys Compd. 572, 199–204 (2013)
W. Zhou, H. Liu, J. Wang, D. Liu, G. Du, J. Cui, Ag2O/TiO2 nanobelts heterostructure with enhanced ultraviolet and visible photocatalytic activity. Appl. Mater. Interface 2, 2385–2392 (2010)
B. Aysin, A. Ozturk, J. Park, Silver loaded titanium dioxide powders produced through mechanical ball milling. Ceram. Int. 39, 7119–7126 (2013)
J. Hou, C. Yang, Z. Wang, W. Zhou, S. Jiao, H. Zhu, In situ synthesis of α–β phase heterojunction on Bi2O3 nanowires with exceptional visible- light photocatalytic performance. Appl. Catal. B. 142–143, 504–511 (2013)
G. Blanchard, M. Maunaye, G. Martin, Removal of heavy metals from waters by means of natural zeolites. Water Res. 18, 1501–1507 (1984)
K. Vasanth Kumar, Linear and non-linear regression analysis for the sorption kinetics of methylene blue onto activated carbon. J. Hazard Mater. B 137, 1538–1544 (2006)