NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA BiFeO3 ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL | Thảo | TNU Journal of Science and Technology

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA BiFeO3 ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 04/01/24                Ngày hoàn thiện: 25/03/24                Ngày đăng: 25/03/24

Các tác giả

1. Trương Thị Thảo, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
2. Nguyễn Anh Vũ, Trường Đại học Dược Hà Nội
3. Chu Thị Anh Xuân, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
4. Lô Thị Huế, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
5. Nguyễn Thị Khánh Vân, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
6. Lê Tiến Hà, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
7. Nguyễn Văn Khiển Email to author, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt


BiFeO3 (BFO) được chế tạo bằng phương pháp sol-gel từ các tiền chất ban đầu Bi(NO3)3.5H2O và Fe(NO3)3.9H2O. Kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy hệ vật liệu BFO chế tạo được khi nung ở 600 oC và 700 oC là đơn pha với cấu trúc Provskie trực giao, thuộc nhóm đối xứng không gian R3c. Độ hấp thụ và hoạt tính quang xúc tác của BFO đối với quá trình phân hủy xanh Methylene (MB) được nghiên cứu bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) và UV-Vis. Qua tính toán BFO có độ rộng vùng cấm khoảng 2,20 eV và gần như không hấp thụ MB nhưng nó lại có khả năng làm chất xúc tác quang phân huỷ MB rất tốt dưới ánh sáng mặt trời. Ứng với nồng độ 1,0 g/L của BFO nó có khả năng phân hủy MB ở nồng độ MB từ 10 - 30 ppm đạt tới 90% sau 90 phút chiếu sáng. Điều này chứng minh rằng các cặp điện tử - lỗ trống (e-h) bị kích thích quang là nguyên nhân gây ra sự phân hủy MB dưới ánh sáng mặt trời.

Từ khóa


BiFeO3; Sol-gel; Xúc tác quang; Năng lượng vùng cấm; Xanh Methylene

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo


[1] Y. Liu, Y. Wang, J. Ma, S. Li, H. Pan, and Y. Lin, "Controllable electrical, magnetoelectric and optical properties of BiFeO3 via domain engineering," Prog. Mater. Sci., vol. 127, 2022, Art. no. 100943, doi: 10.1016/j.pmatsci.2022.100943.

[2] A. Haruna, I. Abdulkadir, and S. Idris, "Photocatalytic activity and doping effects of BiFeO3 nanoparticles in model organic dyes," Heliyon, vol. 6, 2020, doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03237.

[3] C. Ponraj and J. Daniel, "A review on the visible light active BiFeO3 nanostructures as suitable photocatalyst in the degradation of different textile dyes," Environ. Nanotechnol. Monit. Manag., vol. 7, pp. 110-120, 2017, doi: 10.1016/j.enmm.2017.02.001.

[4] R. Safi and H. Shokrollahi, "Physics, chemistry and synthesis methods of nanostructured bismuth ferrite (BiFeO3) as a ferroelectro-magnetic material," Prog. Solid. State Chem., vol. 40, pp. 6-15, 2012, doi: 10.1016/j.progsolidstchem.2012.03.001.

[5] P. Chen, J. Podraza, X. Xu, A. Melville, E. Vlahos, V. Gopalan, R. Ramesh, D. Schlom, and J. Musfeldt, "Optical properties of quasi-tetragonal BiFeO3 thin films," Appl. Phys. Lett., vol. 96, 2010, Art. no. 131907, doi: 10.1063/1.3364133.

[6] X. Xu, T. Brinzari, S. Lee, Y. Chu, L. Martin, A. Kumar, S. McGill, R. Rai, R. Ramesh, V. Gopalan, S. Cheong, and J. Musfeldt, "Optical properties and magnetochromism in multiferroic BiFeO3," Phys. Rev. B, vol. 79, 2009, Art. no. 134425, doi:10.1103/PhysRevB.79.134425.

[7] V. Kothai and R. Ranjan "Synthesis of BiFeO3 by carbonate precipitation," Bull. Mater. Sci, vol. 35, pp 157-161, 2012, doi: 10.1007/s12034-012-0266-x.

[8] M. Kumar, K. Yadav, and G. Varma, "Large magnetization and weak polarization in sol–gel derived BiFeO3 ceramics," Mater. Lett, vol. 62, pp. 1159-1161, 2008, doi: 10.1016/j.matlet.2007.07.075.

[9] H. Tao, R. Zhang, R. Xiang, and J. Wu, "Lead-free rare earth-modified BiFeO3 ceramics: Phase structure and electrical properties," Mater. Des., vol. 120, pp. 83-89, 2017, doi: 10.1016/j.matdes.2017.01.083.

[10] Q. Yin, B. Dai, P. Zheng, J. Zhou, W. Bai, F. Wen, J. Deng, L. Zheng, J. Du, and H. Qin, "Pure-phase BiFeO3 ceramics with enhanced electrical properties prepared by two-step sintering," Ceram. Int., vol. 43, pp. 6467-6471, 2017, doi: 10.1016/j.ceramint.2017.02.063.

[11] M. Čebela, D. Zagorac, K. Batalović, J. Radaković, B. Stojadinović, V. Spasojević, and R. Hercigonja, "BiFeO3 perovskites: A multidisciplinary approach to multiferroics," Ceram. Int., vol. 43, pp. 1256-1264, 2017, doi: 10.1016/j.ceramint.2016.10.074.

[12] S. Kalikeri and V. Kodialbail, "Solar light-driven photocatalysis using mixed-phase bismuth ferrite (BiFeO3/Bi25FeO40) nanoparticles for remediation of dye-contaminated water: kinetics and comparison with artificial UV and visible light-mediated photocatalysis," Environ. Sci. Pollut. Res, vol. 25, pp. 13881-13893, 2018, doi: 10.1007/s11356-018-1291-0.

[13] F. Majid, S. Mirza, S. Riaz, and S. Naseem, "Sol-Gel Synthesis of BiFeO3, "Nanoparticles. Mater. Today: Proc, vol. 2, pp. 5293-5297, 2015, doi: 10.1016/j.matpr.2015.11.038.

[14] X. Wang, C. Yang, D. Zhou, Z. Wang, and M. Jin, "Chemical co-precipitation synthesis and properties of pure-phase BiFeO3," Chem. Phys. Lett., vol. 713, pp. 185-188, 2018, doi: 10.1016/j.cplett.2018.09.043.

[15] M. Shami, M. Awan, and M. Rehman, "Phase pure synthesis of BiFeO3 nanopowders using diverse precursor via co-precipitation method," J. Alloys Compd., vol. 509, pp. 10139-10144, 2011, doi: 10.1016/j.jallcom.2011.08.063.

[16] S. Pandey and S. Mishra, "Sol–gel derived organic–inorganic hybrid materials: synthesis, characterizations and applications," J. Sol-Gel Sci. Technol., vol. 59, pp. 73-94, 2011, doi: 10.1007/s10971-011-2465-0.

[17] F. Gao, X. Chen, K. Yin, S. Dong, Z. Ren, F. Yuan, T. Yu, Z. Zou, and J. Liu, "Visible-Light Photocatalytic Properties of Weak Magnetic BiFeO3 Nanoparticles," Adv. Mater, vol. 19, pp. 2889-2892, 2018, doi: 10.1002/adma.200602377.

[18] T. Gao, Z. Chen, Y. Zhu, F. Niu, Q. Huang, L. Qin, X. Sun, and Y. Huang, "Synthesis of BiFeo3 nanoparticles for the visible-light induced photocatalytic property," Mater. Res. Bull, vol. 59, pp. 6-12, 2014, doi: 10.1016/j.materresbull.2014.06.022.

[19] S. Wang, D. Chen, F. Niu, N. Zhang, L. Qin, and Y. Huang, "Hydrogenation-induced surface oxygen vacancies in BiFeO3 nanoparticles for enhanced visible light photocatalytic performance," J. Alloys Compd., vol. 688, pp. 399-406, 2016, doi: 10.1016/j.jallcom.2016.07.076.

[20] X. Wang, Y. Lin, X. Ding, and J. Jiang, "Enhanced visible-light-response photocatalytic activity of bismuth ferrite nanoparticles," J. Alloys Compd., vol. 509, pp. 6585-6588, 2016, doi: 10.1016/j.jallcom.2011.03.074.

[21] S. Bharathkumar, M. Sakar, K. Rohitt, and S. Balakumar, "Versatility of electrospinning in the fabrication of fibrous mat and mesh nanostructures of bismuth ferrite (BiFeO3) and their magnetic and photocatalytic activities," Phys. Chem. Chem. Phys., vol. 17, pp. 17745-17754, 2015, doi: 10.1039/C5CP01640A.

[22] S. Bharathkumar, M. Sakar, and S. Balakumar, "Experimental Evidence for the Carrier Transportation Enhanced Visible Light Driven Photocatalytic Process in Bismuth Ferrite (BiFeO3) One-Dimensional Fiber Nanostructures," J. Phys. Chem. C, vol. 120, pp. 18811-18821, 2016, doi: 10.1021/acs.jpcc.6b04344.

[23] M. Kaus, S. Imam, A. Aziz, H. Lee, R. Adnan, M. Ibrahim, and S. Yudha, "Controlled growth of BiFeO3 nanoparticles in the presence of alginate template for adsorptive removal of different dyes," Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp, vol. 615, 2021, Art. no. 126294, doi: 10.1016/j.colsurfa.2021.126294.

[24] D. Wodka, E. Bielańska, R. Socha, M. Wodka, J. Gurgul, P. Nowak, P. Warszyński, and I. Kumakiri, "Photocatalytic Activity of Titanium Dioxide Modified by Silver Nanoparticles," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 2, pp. 1945-1953, 2010, doi: 10.1021/am1002684.

[25] J. He, R. Guo, L. Fang, W. Dong, F. Zheng, and M. Shen, "Characterization and visible light photocatalytic mechanism of size-controlled BiFeO3 nanoparticles," Mater. Res. Bull, vol. 48, pp. 3017-3024, 2018, doi: 10.1016/j.materresbull.2013.04.058.

[26] M. Hasan, M. Islam, R. Mahbub, M. Hossain, and M. Hakim, "A soft chemical route to the synthesis of BiFeO3 nanoparticles with enhanced magnetization," Mater. Res. Bull, vol. 73, pp. 179-186, 2016, doi: 10.1016/j.materresbull.2015.09.007.

[27] S. Lam, J. Quek, and J. Sin, "Mechanistic investigation of visible light responsive Ag/ZnO micro/nanoflowers for enhanced photocatalytic performance and antibacterial activity," J. Photochem. Photobiol, vol. 353, pp. 171-184, 2018, doi: 10.1016/j.jphotochem.2017.11.021.

[28] S. Shinde, C. Bhosale, and K. Rajpure, "Hydroxyl radical’s role in the remediation of wastewater," J. Photochem. Photobiol. B, vol. 116, pp. 66-74, 2012, doi: 10.1016/j.jphotobiol.2012.08.003.




DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9542

Các bài báo tham chiếu

  • Hiện tại không có bài báo tham chiếu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên
Phòng 408, 409 - Tòa nhà Điều hành - Đại học Thái Nguyên
Phường Tân Thịnh - Thành phố Thái Nguyên
Điện thoại: 0208 3840 288 - E-mail: jst@tnu.edu.vn
Phát triển trên nền tảng Open Journal Systems
©2018 All Rights Reserved