The coupling of two semiconducting materials is an efficient method to improve photocatalytic activity via the suppression of recombination of electron-hole pairs. In particular, the coupling between two different phases of $TiO_2$, i.e., anatase and rutile, is particularly attractive for photocatalytic activity improvement of rutile $TiO_2$ because these coupled $TiO_2$ powders can retain the benefits of $TiO_2$, one of the best photocatalysts. In this study, anatase $TiO_2$ nanoparticles are synthesized and coupled on the surface of rutile $TiO_2$ powders using a microemulsion method and heat treatment. Triton X-100, as a surfactant, is used to suppress the aggregation of anatase $TiO_2$ nanoparticles and disperse anatase $TiO_2$ nanoparticles uniformly on the surface of rutile $TiO_2$ powders. Rutile $TiO_2$ powders coupled with anatase $TiO_2$ nanoparticles are successfully prepared. Additionally, we compare the photocatalytic activity of these rutile-anatase coupled $TiO_2$ powders under ultraviolet (UV) light and demonstrate that the reason for the improvement of photocatalytic activity is microstructural.
It prepared the $TiO_2$ powder which has photo-catalytic activity in the visible-light by the wet process with titanium oxysulfate. The titanium $dioxide(TiO_2)$ by the wet process creates a new absorption band in the visible light region, and is expected to create photocatalytic activity in this region. Anatase $TiO_2$ powder which has photocatalytic activity in the visible light region, is treated using microwave and radio-frequency(RF) plasma. But, the $TiO_2$ powder for the visible light region, which also can be easily produced by wet process. The wet process $TiO_2$ absorbed visible light between 400nm and 600nm, and showed a high activity in this region, as measured by the oxidation removal of aceton from the gas phase. The AH-380 sample appears the yellow color to be strong, the catalytic activity in the visible ray was excellent in comparison with the plasma-treated $TiO_2$. The AH-380 $TiO_2$ powder, which can be easily produced on a large scale, is expected to have higher efficiency in utilizing solar energy than the plasma-treated $TiO_2$ powder.
In this study, CdSe-$TiO_2$ photocatalyst were synthesized by a facile solvothermal method and characterized by X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray (EDX) analysis and UV-vis diffuse reflectance spectrophotometer. The photocatalytic activity was investigated by degrading methylene blue (MB) in aqueous solution under irradiation of UV light as well as visible light. The absorbance of degraded MB solution was determined by UV-vis spectrophotometer. The results revealed that the CdSe-$TiO_2$ photocatalyst exhibited much higher photocatalytic activity than $TiO_2$ both under irradiation of UV light as well as visible light.
The heterojunction structures of BiOCl/$Bi_3O_4Cl$, exhibiting considerable visible-light photocatalytic efficiency, were prepared by a simple wet-chemical process at ambient condition. The prepared nanocomposites were characterized by XRD, TEM, and UV-visible diffuse reflectance spectra. Under visible light (${\lambda}\geq$420 nm) irradiation, BiOCl/$Bi_3O_4Cl$ exhibited an enhanced photocatalytic activity in decomposing 2-propanol (IP) in gas phase and salicylic acid (SA) in aqueous solution, whereas the bare BiOCl and $Bi_3O_4Cl$ showed negligible activities. It is deduced that the remarkable visible-light photocatalytic activity of the BiOCl/$Bi_3O_4Cl$ originates from the hole $(h^+)$ transfer between VB of the $Bi_3O_4Cl$ and BiOCl semiconductors.
Park, Chun Woong;Kim, Young Do;Sekino, Tohru;Kim, Se Hoon
한국분말재료학회지
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제24권4호
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pp.279-284
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2017
The formation mechanism and photocatalytic properties of a multiwalled carbon nanotube (MWCNT)/$TiO_2$-based nanotube (TNTs) composite are investigated. The CNT/TNT composite is synthesized via a solution chemical route. It is confirmed that this 1-D nanotube composite has a core-shell nanotubular structure, where the TNT surrounds the CNT core. The photocatalytic activity investigated based on the methylene blue degradation test is superior to that of with pure TNT. The CNTs play two important roles in enhancing the photocatalytic activity. One is to act as a template to form the core-shell structure while titanate nanosheets are converted into nanotubes. The other is to act as an electron reservoir that facilitates charge separation and electron transfer from the TNT, thus decreasing the electron-hole recombination efficiency.
$PbMoO_4$를 계면활성제를 이용하여 수열합성법으로 합성하였고, XRD, Raman, TEM, PL, BET 및 DRS 등에 의해 특성 분석을 하였다. 이들을 사용하여 자외선 조사 하에서 Rhodamine B의 광분해 반응에서의 활성을 조사하였다. XRD 및 Raman의 분석 결과로부터 계면활성제를 이용한 손쉬운 수열합성에 의해 잘 결정화된 $PbMoO_4$ 구조를 가진 촉매들이 합성되었으며 52에서 69 nm의 크기를 나타내었다. cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)를 계면활성제로 사용하여 합성된 $PbMoO_4$는 P-25와 순수한 $PbMoO_4$ 보다 높은 광촉매 활성을 나타내었다. pH 9에서 합성된 $PbMoO_4$ 촉매가 가장 높은 활성을 나타내었다. 모든 촉매들은 540 nm 부근에서 강하고 넓은 PL 흡수밴드가 나타났으며, 이 피크의 세기가 커질수록 Rhodamine B의 광분해 활성이 증가하는 것으로 나타났다.
Zinc oxide is metal oxide semiconductor with the 3.37 eV bandgap energy. Zinc oxide is very attractive materials for many application fields. Zinc Oxide has many advantages such as high conductivity and good transmittance in visible region. Also it is cheaper than other semiconductor materials such as indium tin oxide (ITO). Therefore, ZnO is alternative material for ITO. ZnO is attracting attention for its application to transparent conductive oxide (TCO) films, surface acoustic wave (SAW), films bulk acoustic resonator (FBAR), piezoelectric materials, gas-sensing, solar cells and photocatalyst. In this study, we synthesized ZnO nanoparticles and defined their physical and chemical properties. Also we studied about the application of ZnO nanoparticles as a photocatalyst and try to find a enhancement photocatalytic activity of ZnO nanorticles.. We synthesized ZnO nanoparticles using spray-pyrolysis method and defined the physical and optical properties of ZnO nanoparticles in experiment I. When the ZnO are exposed to UV light, reduction and oxidation (REDOX) reaction will occur on the ZnO surface and generate O2- and OH radicals. These powerful oxidizing agents are proven to be effective in decomposition of the harmful organic materials and convert them into CO2 and H2O. Therefore, we investigated that the photocatalytic activity was increased through the surface modification of synthesized ZnO nanoparticles. In experiment II, we studied on the stability of ZnO nanoparticles in water. It is well known that ZnO is unstable in water in comparison with TiO2. Zn(OH)2 was formed at the ZnO surface and ZnO become inactive as a photocatalyst when ZnO is present in the solution. Therefore, we prepared synthesized ZnO nanoparticles that were immersed in the water and dried in the oven. After that, we measured photocatalytic activities of prepared samples and find the cause of their photocatalytic activity changes.
Jeong, Bora;Park, Eun Ji;Jeong, Myung-Geun;Yoon, Hye Soo;Kim, Young Dok
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.130.1-130.1
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2013
We made attempts to improve photocatalytic activity of $TiO_2$ nanoparticles under visible light exposure by combining two additional treatments. N-doping of $TiO_2$ by ammonia gas treatment at $600^{\circ}C$ increased absorbance of visible light. By coating thin film of polydimethylsiloxane (PDMS), and subsequent vacuum-annealing at $800^{\circ}C$, $TiO_2$, became more hydrophilic, thereby enhancing photocatalytic activity of $TiO_2$. Four types of $TiO_2$ samples were prepared, bare-$TiO_2$, hydrophilic-modified $TiO_2$ ($h-PDMS/TiO_2$), N-doped $TiO_2$ ($N/TiO_2$) and hydrophilic-modified and N-doped $TiO_2$ ($h-PDMS/N/TiO_2$). Adsorption capability was evaluated under dark condition and photocatalytic activity of $TiO_2$ was evaluated by photodegradation of MB under blue LED (400 nm< ${\lambda}$) irradiation. N-doping on $TiO_2$ was characterized using XPS and hydrophilic modification of $TiO_2$ surface was analyzed by FT-IR spectrometer. It was found that N-doping and hydrophilic modification both had positive effect on enhancing adsorption capability and photocatalytic activity of $TiO_2$ at the same time. Particularly, N-doping enhanced visible light absorption of $TiO_2$, whereas hydrophilic surface modification increased MB adsorption capacity. By combining these two strategies, photocatalytic acitivity under visible light irradiation became the sum of individual effects of N-doping and hydrophilic modification.
$SnO_2$-mixed and Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles were synthesized via a hydrothermal process. $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles prepared in a neutral condition consisted of anatase $TiO_2$ nanoparticles(diamond shape, ~25 nm) and cassiterite $SnO_2$ nanoparticles(spherical shape, ~10 nm). On the other hand, Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles obtained under a high acidic condition showed a crystalline phase corresponding to rutile $TiO_2$. As the Sn content increased, the particle shape changed from rod-like(d~40 nm, 1~200 nm) to spherical(18 nm) with a decrease in the particle size. The peak shift in the XRD results and a change of the c-axis lattice parameter with the Sn content demonstrate that the $TiO_2$ in the rutile phase was doped with Sn. The photocatalytic activity of the $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles dramatically increased and then decreased when the $SnO_2$ content exceeded 4%. The increased photocatalytic activity is mainly attributed to the improved charge separation of the $TiO_2$ nanoparticles with the $SnO_2$. In the case of Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles, the photocatalytic activity increased slightly with the Sn content due most likely to the larger energy bandgap caused by Sn-doping and the decrease in the particle size. The $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles generally exhibited higher photocatalytic activity than the Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles. This was caused by the phase difference of $TiO_2$.
Manganese and $TiO_2$ grown on Activated Carbon Fiber (ACF) was synthesized by hydrothermal method. The prepared composites were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray (EDX). The catalytic behavior was investigated through the decomposition of methylene blue (MB) and methyl orange (MO) as standard dyes under visible light. The degradation performance of the degraded standard dye solutions was determined by UV-Vis spectrophotometry. This enhanced photocatalytic activity arises from the positive synergetic effect among the Mn, $TiO_2$ and ACF in this heterogeneous photocatalyst. The process contributes to the release of abundant photocatalytic sites of Mn and $TiO_2$ and improves the photocatalytic efficiency. The excellent adsorption and photocatalytic effect with the explanation of the synergetic mechanism are very useful not only for fundamental research but also for potential practical applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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