In this study, ZnSe-$TiO_2$ composites were synthesized by a facile hydrothermal-assisted sol-gel process and characterized by nitrogen adsorption isotherms (77 K), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray (EDX) analysis, transmission electron microscopy (TEM) and UV-vis diffuse reflectance spectrophotometry. The photocatalytic activity was investigated by decoloration methylene blue (MB), methyl orange (MO), and rhodamine B (Rh.B) in an aqueous solution under visible light irradiation. The results revealed that the photocatalytic activity of the ZnSe-$TiO_2$ photocatalyst was much higher than that of pure$TiO_2$. The ZnSe nanoparticles, which act as a photosensitizer, not only extend the spectral response of $TiO_2$ to the visible region but also reduce charge recombinations.
To improve light absorption ability in the visible light region and the efficiency of the charge transfer reaction, Pd nanoparticles decorated with reduced TiO2 nanotube photocatalyst were synthesized. The reduced TiO2 nanotube photocatalyst was fabricated by anodic oxidation of Ti plate, followed by an electrochemical reduction process using applied cathodic potential. For TiO2 photocatalyst electrochemically reduced using an applied voltage of -1.3 V for 10 min, 38% of Ti4+ ions on TiO2 surface were converted to Ti3+ ion. The formation of Ti3+ species leads to the decrease in the band gap energy, resulting in an increase in the light absorption ability in the visible range. To obtain better photocatalytic efficiency, Pd nanoparticles were decorated through photoreduction process on the surface of reduced TiO2 nanotube photocatalyst (r10-TNT). The Pd nanoparticles decorated with reduced TiO2 nanotube photocatalyst exhibited enhanced photocurrent response, and high efficiency and rate constant for aniline blue degradation; these were ascribed to the synergistic effect of the new electronic state of the TiO2 band gap energy induced by formation of Ti3+ species on TiO2, and by improvement of the charge transfer reaction.
Due to the rapid development of the livestock industry, particularly due to residual pharmaceutical antibiotics, environmental populations have been negatively affected. Herein, we report a ZnO/melamine-functionalized carboxylic-rich graphene oxide (ZFG) photocatalyst for visible light-driven photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride in aqueous solutions. The properties of the photocatalysts were evaluated by XRD, FTIR, XPS, Fe-SEM, HR-TEM, TGA, Raman spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, zeta potential, and electrochemical measurements. The photocatalytic activity was measured using high-performance liquid chromatography. The photocatalytic properties of the ZFG photocatalyst evaluated against the tetracycline hydrochloride (TCH) antibiotic under visible light irradiation showed superior photodegradation of 96.27% within 60 min at an initial pH of 11. The enhancement of photocatalytic degradation was due to the introduction of functionalized graphene, which increases the light-harvesting capability and molecular adsorption capability in addition to minimizing the recombination rate of photogenerated charge carriers due to its role as an electron acceptor and mediator.
The most general photocatalyst, $TiO_2$ and $WO_3$, are acknowledged to be ineffective in range of visible light. Therefore, many efforts have been directed at improving their activity such as: band-gap narrowing with non-metal element doping and making composites with high specific surface area to effectively separate electrons and holes. In this paper, the method was introduced to prepare a photo-active catalyst to visible irradiation by making a mixture with $TiO_2$ and $WO_3$. In the $TiO_2-WO_3$ composite, $WO_3$ absorbs visible light creating excited electrons and holes while some of the excited electrons move to $TiO_2$ and the holes remain in $WO_3$. This charge separation reduces electron-hole recombination resulting in an enhancement of photocatalytic activity. Added Ag plays the role of electron acceptor, retarding the recombination rate of excited electrons and holes. In making a mixture of $TiO_2-WO_3$ composite, the mixing route affects the photocatalytic activity. The planetary ball-mill method is more effective than magnetic stirring route, owing to a more effective dispersion of aggregated powders. The volume ratio of $TiO_2(4)$ and $WO_3(6)$ shows the most effective photocatalytic activity in the range of visible light in the view point of effective separation of electrons and holes.
In this study, a metal-organic framework (MOF) material $NH_2$-MIL-101(Fe) was synthesized using the solvothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-visible spectrophotometry, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and surface area measurements. The XRD pattern of the synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe) was similar to the previously reported patterns of MIL-101 type materials, which indicated the successful synthesis of $NH_2$-MIL-101(Fe). The FT-IR spectrum showed the molecular structure and functional groups of the synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe). The UV-visible absorbance spectrum indicated that the synthesized material could be activated as a photocatalyst under visible light irradiation. FE-SEM and TEM images showed the formation of hexagonal microspindle structures in the synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe). Furthermore, the EDS spectrum indicated that the synthesized material consisted of Fe, N, O, and C elements. The synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe) was then employed as an adsorbent and photocatalyst for the removal of Indigo carmine and Rhodamine B from aqueous solutions. The initial 30 min of adsorption for Indigo carmine and Rhodamine B without light irradiation achieved removal efficiencies of 83.6% and 70.7%, respectively. The removal efficiencies thereafter gradually increased with visible light irradiation for 180 min, and the overall removal efficiencies for Indigo carmine and Rhodamine B were 94.2% and 83.5%, respectively. These results indicate that the synthesized MOF material can be effectively applied as an adsorbent and photocatalyst for the removal of dyes.
가시광 활성을 갖는 anatase 결정구조의 $TiO_2-_xN_x$ 나노입자를 암모니아 수용액에서 $TiCl_4$ 가수분해에 의해 제조하였다. 제조한 시료의 특성은 XRD, TEM, $N_2$-sorption 및 DRS로 분석하였다. 질소를 $TiO_2$에 도핑함으로써 광흡수 영역이 순수한 TiO2에 해당하는 390 nm에서 가시광 영역인 530 nm까지 이동하였다. DRS 분석결과로부터 $TiO_2-_xN_x$의 밴드갭이 감소하는 것을 유추할 수 있었다. 광촉매 활성은 가시광 조사하에서 congo red 분해로부터 평가하였다. 질소의 도핑 농도가 적절한 광촉매가 광촉매 활성이 가장 높게 나타났다. 이러한 결과로부터 질소 도핑이 광촉매 활성의 향상에 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었다.
In this paper, 10 nm $Fe_3O_4$ nanoparticles were modified on the surface of $2{\mu}m$ flower-like bismuth oxychloride (BiOCl) spheres by a facile co-precipitation method. The results showed that the $Fe_3O_4/BiOCl$ nanocomposites exhibited excellent photocatalytic activity and superparamagnetic property ($M_s=3.22emu/g$) under visible light for Rhodamine B (RhB) degradation. Moreover, the $Fe_3O_4-BiOCl$ photocatalyst possessed magnetic recyclable property, which could maintain high photocatalytic effective even after 20 cycle times. These characteristic indicates a promising application for wastewater treatment.
N-doped $TiO_2$ microcuboids were successfully prepared by a simple one-pot hydrothermal method. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the N-doped $TiO_2$ microcuboids enhanced absorption in the visible light region, and exhibited higher activity for photocatalytic degradation of model dyes. Based on the experimental results, a visible light induced photocatalytic mechanism was proposed for N-doped anatase $TiO_2$ microcuboids.
흑연질화탄소(g-C3N4)는 가시광선 조사 하에서 항생제 분해에 효과적인 광촉매로 사용되어 왔다. 그러나 정공-전자쌍의 빠른 재결합은 광분해 효율을 제한하였다. 본 연구에서는 Ag를 마이크로파 보조 분해 방법에 의해 g-C3N4/g-C3N4 iso-type 이종 접합 광촉매에 결합시켰다. X선 회절분석, UV-DRS, FT-IR, PL 분석을 통해 이종접합의 구조와 물성을 규명하였고, Ag 장식 g-C3N4/g-C3N4 이종접합 광촉매는 g-C3N4/g-C3N4 iso-type 이종접합 및 벌크 g-C3N4 보다 우수한 성능을 보여주었다. Ag 장식 이종 접합 광촉매는 210분 이내에 가시광선 조사 하에서 설파메톡사졸 분해를 하여 우수한 광촉매 활성을 나타냈다. g-C3N4에 Ag의 첨가는 가시광선 흡수 범위를 넓히고 표면 플라즈몬 공명으로 인해 정공-전자쌍의 재결합을 제한하여 광촉매 활성을 향상시키는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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