TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA TỔ HỢP BA THÀNH PHẦN ZnO/CuO/Ag

Đỗ Đức Thọ; Hoàng Xuân Trường; Lương Hữu Phước

doi:10.34238/tnu-jst.10189

TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA TỔ HỢP BA THÀNH PHẦN ZnO/CuO/Ag

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 22/04/24 Ngày hoàn thiện: 31/05/24 Ngày đăng: 31/05/24

Các tác giả

1. Đỗ Đức Thọ , Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Hoàng Xuân Trường, Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Lương Hữu Phước, Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Trong bài báo này, tổ hợp ba thành phần ZnO/CuO/Ag được chế tạo thành công bằng phương pháp thủy nhiệt từ các muối Zn(NO₃)₂.6H₂O, Cu(NO₃)₂.3H₂O và AgNO₃. Cấu trúc tinh thể, hình thái và tính chất quang của các mẫu vật liệu được xác định qua các phép đo như nhiễu xạ tia X, hiển vi điện tử quét và phổ Raman. Tính chất quang xúc tác của chúng được xác định qua khả năng phân hủy Congo Red (CR) khi được chiếu sáng bởi đèn Xenon có công suất 55 W. Sự phân hủy các chất màu được xác định qua sự giảm cường độ đỉnh đặc trưng trong phổ UV-Vis của các dung dịch chất màu. Để so sánh với CR, các chất màu khác nhau như Methylene Blue (MB), Rhodamine B (RhB) và Crystal Violet (CV) cũng được khảo sát. Kết quả chỉ ra rằng tổ hợp ba thành phần ZnO/CuO/Ag (n_Cu²⁺/n_Zn²⁺ = 0,10) thể hiện khả năng quang xúc tác cao nhất. Khả năng phân hủy CR trong dung dịch của mẫu này lên tới 84,8% khi sử dụng 40 mg vật liệu với dung dịch Congo Red 10 ppm. Sự cải thiện khả năng quang xúc tác được cho là do hình thành gradien thế hóa ở tổ hợp với lượng CuO và ZnO thích hợp cộng với vai trò trung gian của Ag.

Từ khóa

Tổ hợp ZnO/CuO/Ag; Khả năng quang xúc tác; Phân hủy Congo Red; Vai trò trung gian của Ag; Phương pháp thủy nhiệt

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] K. K. Supin, P. N. P. Namboothiri, and M. Vasundhara, “Enhanced photocatalytic activity in ZnO nanoparticles developed using novel Lepidagathis ananthapuramensis leaf extract,” RSC Adv., vol. 13, no. 3, pp. 1497–1515, 2023.

[2] K. R. Ahammed, M. Ashaduzzaman, S. C. Paul, M. R. Nath, S. Bhowmik, O. Saha, M. M. Rahaman, S. Bhowmik, and T. D. Aka, “Microwave assisted synthesis of zinc oxide (ZnO) nanoparticles in a noble approach: utilization for antibacterial and photocatalytic activity,” SN Appl. Sci., vol. 2, no. 5, pp. 1–14, 2020.

[3] P. Singh, R. Kumar, and R.K. Singh, “Progress on Transition Metal-Doped ZnO Nanoparticles and Its Application,” Ind. Eng. Chem. Res., vol. 58, no. 37, pp. 17130–17163, 2019.

[4] E. Cerrato, N. Paulo, F. Gonçalves, P. Calza, and M. C. Paganini, “Comparison of the Photocatalytic Activity of A Mechanicistic Approach,” Сatalysts. vol. 10, no. 1222, pp. 1–15, 2020.

[5] H. Huan, H. Jile, Y. Tang, X. Li, Z. Yi, X. Gao, X. Chen, J. Chen, and P. Wu, “Fabrication of ZnO@Ag@Ag₃PO₄ ternary heterojunction: Superhydrophilic properties, antireflection and photocatalytic properties,” Micromachines. vol. 11, no. 3, p. 309, 2020.

[6] T. Chankhanittha, N. Komchoo, T. Senasu, J. Piriyanon, S. Youngme, K. Hemavibool, and S. Nanan, “Silver decorated ZnO photocatalyst for effective removal of reactive red azo dye and ofloxacin antibiotic under solar light irradiation,” Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., vol. 626, p. 127034, May 2021.

[7] Z. Mirzaeifard, Z. Shariatinia, M. Jourshabani, and S.M. R. Darvishi, “ZnO Photocatalyst Revisited: Effective Photocatalytic Degradation of Emerging Contaminants Using S-Doped ZnO Nanoparticles under Visible Light Radiation,” Ind. Eng. Chem. Res., vol. 59, no. 36, pp. 15894–15911, 2020.

[8] A. Lavín, R. Sivasamy, E. Mosquera, and M.J. Morel, “High proportion ZnO/CuO nanocomposites: Synthesis, structural and optical properties, and their photocatalytic behavior,” Surfaces and Interfaces, vol. 17, p. 100367, 2019.

[9] N. Kumaresan, M. M. A. Sinthiya, K. Ramamurthi, R. R. Babu, and K. Sethuraman, “Visible light driven photocatalytic activity of ZnO/CuO nanocomposites coupled with rGO heterostructures synthesized by solid-state method for RhB dye degradation,” Arab. J. Chem., vol. 13, no. 2, pp. 3910–3928, 2020.

[10] A. A. Baroot, M. Alheshibri, Q. A. Drmosh, S. Akhtar, E. Kotb, and K. A. Elsayed, “A novel approach for fabrication ZnO/CuO nanocomposite via laser ablation in liquid and its antibacterial activity: A novel approach for fabrication ZnO/CuO nanocomposite,” Arab. J. Chem., vol. 15, no. 2, p. 103606, 2022.

[11] R. M. Mohamed and A.A. Ismail, “Photocatalytic reduction and removal of mercury ions over mesoporous CuO/ZnO S-scheme heterojunction photocatalyst,” Ceram. Int., vol. 47, no. 7, pp. 9659–9667, 2021.

[12] M. Ahmad, W. Rehman, M. M. Khan, M. T. Qureshi, A. Gul, S. Haq, R. Ullah, A. Rab, and F. Menaa, “Phytogenic fabrication of ZnO and gold decorated ZnO nanoparticles for photocatalytic degradation of Rhodamine B,” J. Environ. Chem. Eng., vol. 9, no. 1, p. 104725, 2021.

[13] E. Suvaci and E. Özel, “Hydrothermal Synthesis,” Encycl. Mater. Tech. Ceram. Glas., vol. 1-3, pp. 59-68, 2021.

[14] S. S. A. K. Bhunia, P. K. Jha, and D. Rout, “Morphological Properties and Raman Spectroscopy of ZnO Nanorods,” J. Phys. Sci., vol. 21, pp. 111–118, December 2016.

[15] A. Sharma, B. P. Singh, S. Dhar, A. Gondorf, and M. Spasova, “Effect of surface groups on the luminescence property of ZnO nanoparticles synthesized by sol-gel route,” Surf. Sci., vol. 606, no. 3–4, pp. L13–L17, 2012.

[16] A.S. Nazir, Z. Imran, A. Malik, M. Nazir, M.W. Ashraf, and S. Tayyaba, “Microwave assisted pH controlled ZnO morphology,” Dig. J. Nanomater. Biostructures, vol. 13, no. 1, pp. 307–313, 2018.

[17] J. Fang and Y. Xuan, “Investigation of optical absorption and photothermal conversion characteristics of binary CuO/ZnO nanofluids,” RSC Adv., vol. 7, no. 88, pp. 56023–56033, 2017.

[18] P. Sriyutha Murthy, V. P. Venugopalan, D. D. Arunya, S. Dhara, R. Pandiyan, and A. K. Tyagi, “Antibiofilm activity of nano sized CuO,” Proc. Int. Conf. Nanosci. Eng. Technol. ICONSET 2011, 2011, pp. 580–583.

[19] A. B. Bodade, M.A. Taiwade, and G. N. Chaudhari, “Bioelectrode based chitosan-nano copper oxide for application to lipase biosensor,” J. Appl. Pharm. Res., vol. 5, no. 1, pp. 30–39, 2017.

[20] N. F. Santos, J. Rodrigues, S. O. Pereira, A. J. S. Fernandes, T. Monteiro, and F. M. Costa, “Electrochemical and photoluminescence response of laser-induced graphene/electrodeposited ZnO composites,” Sci. Rep., vol. 11, no. 1, p. 17154, 2021.

[21] C. Zhang, W. Fei, H. Wang, N. Li, D. Chen, Q. Xu, H. Li, J. He, and J. Lu, “p-n Heterojunction of BiOI/ZnO nanorod arrays for piezo-photocatalytic degradation of bisphenol A in water,” J. Hazard. Mater., vol. 399, p. 123109, May 2020.

[22] X. Ding, K. Lin, Y. Li, M. Dang, and L. Jiang, “Synthesis of Biocompatible Zinc Oxide (ZnO) Nanoparticles and Their Neuroprotective Effect of 6-OHDA Induced Neural Damage in SH-SY 5Y Cells,” J. Clust. Sci., vol. 31, no. 6, pp. 1315–1328, 2020.

[23] S. Ruan, W. Huang, M. Zhao, H. Song, and Z. Gao, “A Z-scheme mechanism of the novel ZnO/CuO n-n heterojunction for photocatalytic degradation of Acid Orange 7,” Mater. Sci. Semicond. Process., vol. 107, p. 104835, 2020.

[24] H. Yu, J. Huang, L. Jiang, L. Leng, K. Yi, W. Zhang, C. Zhang, and X. Yuan, “In situ construction of Sn-doped structurally compatible heterojunction with enhanced interfacial electric field for photocatalytic pollutants removal and CO₂ reduction,” Appl. Catal. B Environ., vol. 298, p. 120618, 2021.

[25] D. Huang, S. Chen, G. Zeng, X. Gong, C. Zhou, M. Cheng, W. Xue, X. Yan, and J. Li, “Artificial Z-scheme photocatalytic system: What have been done and where to go?” Coord. Chem. Rev., vol. 385, pp. 44–80, 2019.

[26] N. Güy and M. Özacar, “The influence of noble metals on photocatalytic activity of ZnO for Congo red degradation,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 41, no. 44, pp. 20100–20112, 2016.

[27] K. Xu, J. Wu, C.F. Tan, G.W. Ho, A. Wei, and M. Hong, “Ag-CuO-ZnO metal-semiconductor multiconcentric nanotubes for achieving superior and perdurable photodegradation,” Nanoscale, vol. 9, no. 32, pp. 11574–11583, 2017.

[28] S. Wang, B. Zhu, M. Liu, L. Zhang, J. Yu, and M. Zhou, “Direct Z-scheme ZnO/CdS hierarchical photocatalyst for enhanced photocatalytic H2-production activity,” Appl. Catal. B Environ., vol. 243, pp. 19–26, 2019.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10189

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ