This study was investigated experimental condition which is able to evaluate photocatalytic activity of various commercial $TiO_2$. The experiments were performed for three representative substances (ethanol, phenol and methylene blue) and four kinds of commercial $TiO_2$, under the experimental conditions such as pH, reactant concentration, amount of $TiO_2$, reaction time and UV intensity. The optimum experimental conditions to evaluate photocatalytic activity were as follows : for ethanol, the initial concentration 1000 ppm, initial pH 8, $TiO_2$ loadings 0.1 wt%, and reaction time 90 minutes: for phenol, the initial concentration 200 ppm, initial pH 8, $TiO_2$ loadings 1 wt%, and reaction time 60 minutes: for methylene blue, the initial concentration 200 ppm, initial pH 4, $TiO_2$ loadings 0.5 wt%, and reaction time 30 minutes.
This paper introduces a microwave-assisted synthesis method to prepare hybrid $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$ nanocomposites, which exhibit superior properties over single component materials. The as-prepared composites were characterized by XRD, UV-vis absorbance spectra, SEM,TEM, EDX, and BET analyses, revealing uniform covering of the graphene nanosheet with $Bi_2Se_3$ and $TiO_2$ nanocrystals. For visible light photocatalysis of Rh.B, a significant enhancement in the reaction rate was consequently observed with $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$ composites. The degradation rate($k_{app}$) obtained for sonophotocatalysis was $6.8{\times}10^{-3}min^{-1}$, roughly 2.2 times better than that of VL photocatalysis under higher concentrations of Rh.B. The sonophotocatalysis was faster due to greater formation of reactive radicals as well as an increase of the active surface area of the $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$ composites. The high activity is attributed to the synergetic effects of high charge mobility and red shift of the absorption edge of $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$.
Quantitative evaluation of photocatalytic activity of oxide nanoparticles in aqueous solution is quite challenging in that the kinetic reaction rate is determined by a complicated interplay among various limiting factors such as light scattering and absorption, diffusion and adsorption of reactants in condensed liquid phase, photoexcited charge separation and recombination rate, and the exact nature of active sites determined by detailed morphology and crystallinity of nanocrystals. Here, we present our simple experimental results showing that the kinetic regime of a typical photocatalytic degradation experiment over UV-irradiated $TiO_2$ nanoparticles in aqueous solution is in that dominated by the photoactivity of $TiO_2$ and its concentration. This result lays a firm ground of using the measured kinetic reaction rate in evaluating photocatalytic efficiency of oxide nanocrystals under evaluation.
Nitrogen-doped titanium dioxide (N-doped $TiO_2$) is attracting continuously increasing attention as a material for environmental photocatalysis. The N-atoms can occupy both interstitial and substitutional positions in the solid, with some evidence of a preference for interstitial sites. In this study, N-doped $TiO_2$ is prepared by the sol-gel method using $NH_4OH$ and $NH_4Cl$ as N ion doping agents, and the physical and photocatalytic properties with changes in the synthesis temperature and amount of agent are analyzed. The photocatalytic activities of the N-doped $TiO_2$ samples are evaluated based on the decomposition of methylene blue (MB) under visible-light irradiation. The addition of 5 wt% $NH_4Cl$ produces the best physical properties. As per the UV-vis analysis results, the N-doped $TiO_2$ exhibits a higher visible-light activity than the undoped $TiO_2$. The wavelength of the N-doped $TiO_2$ shifts to the visible-light region up to 412 nm. In addition, this sample shows MB removal of approximately 81%, with the whiteness increasing to +97 when the synthesis temperature is $600^{\circ}C$. The coloration and phase structure of the N-doped $TiO_2$ are characterized in detail using UV-vis, CIE Lab color parameter measurements, and powder X-ray diffraction (XRD).
$Zn_2Ti_{1-x}Fe_xO_4\;(0\;{\leq}\;x\;{\leq}\;0.7)$ photocatalysts were synthesized by polymerized complex (PC) method and investigated for its physico-chemical as well as optical properties. $Zn_2Ti_{1-x}Fe_xO_4$ can absorb not only UV light but also visible light region due to doping of Fe in the Ti site of $Zn_2TiO_4$ lattice because of the band transition from Fe 3d to the Fe 3d + Ti3d hybrid orbital. The photocatalytic activity of Fe doped $Zn_2TiO_4$ samples for hydrogen production under UV light irradiation decreased with an increase in Fe concentration in $Zn_2TiO_4$. Consequently, there exists an optimized concentration of iron for improved photocatalytic activity under visible light (${\lambda}{\leq}$420 nm)
Kim, Young Kyu;Hong, Seong Jae;Lee, Kyung Bae;Lee, Seung Woo
International Journal of Highway Engineering
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v.16
no.5
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pp.49-58
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2014
PURPOSES : In areas of high traffic volume, such as expressway across large cities, the amount of nitrogen oxides (NOx) emitted into the atmosphere as air pollution can be significant since NOx gases are the major cause of smog and acid rain. Recently, the importance of NOx removal has arisen in the world. Titanium dioxide ($TiO_2$), that is one of photocatalytic reaction material, is very efficient for removing NOx. The NOx removing mechanism of $TiO_2$ is the reaction of solar photocatalysis. Therefore, $TiO_2$ in road structure concrete need to be contacted with ultraviolet rays (UV) to be activated. In general, $TiO_2$ concretes are produced by replacement of $TiO_2$ as a part of concrete binder. However, considerable portion of $TiO_2$ in concrete cannot contact with the pollutant in the air and UV. Therefore, $TiO_2$ penetration method using the surface penetration agents is attempted as an alternative in order to locate $TiO_2$ to the surface of concrete structure. METHODS : This study aimed to evaluate the NOx removal efficiency of photocatalytic concrete due to various $TiO_2$ application method such as mix with $TiO_2$, surface spray($TiO_2$ penetration method) on hardened concrete and fresh concrete using surface penetration agents. The NOx removal efficiency of $TiO_2$ concrete was confirmed by NOx Analyzing System based on the specification of ISO 22197-1. RESULTS : The NOx removal efficiency of mix with $TiO_2$ increased from 11 to 25% with increasing of replacement ratio from 3 to 7%. In case of surface spray on hardened concrete, the NOx removal efficiency was about 50% due to application amount of $TiO_2$ with surface penetration agents as 300, 500 and 700g/m2. The NOx removal efficiency of surface spray on fresh concrete due to all experimental conditions, on the other hand, which was very low within 10%. CONCLUSIONS : It was known that the $TiO_2$ penetration method as surface spray on hardened concrete was a good alternative in order to remove the NOx gases for concrete road structures.
New porous $TiO_2$ nanostructures with shapes of pearl and rice were synthesized by hydrothermal treatment of $TiO_2$-liposome nanocomposites in acid and base solutions, respectively, as identified by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) images and large Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface areas. The x-ray diffraction (XRD) patterns and selected area electron diffraction proved them to be well-defined anatase crystals. Their UV-visible reflectance absorption spectra were observed to have low band gap energy (3.03 and 3.07 eV, respectively), exhibiting surface absorption band in the visible range from 400 to 600 nm. The degradation of methylene blue (MB) over the $TiO_2$ nanostructures was observed upon visible-light irradiation, which was found to be very efficient as compared with any other conventional visible-light responsive $TiO_2$ nanostructures.
$TiO_2/BiVO_4$ layered films were prepared by sol-gel and spin coating methods. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Uv-vis spectroscopy were used to investigate the crystal structure, morphology and ultraviolet-visible absorption of the $TiO_2/BiVO_4$ films. The photocatalytic activity of the prepared films was inspected according to the degradation of methylene blue. The results show that the prepared films present a net chain structure; the absorption band edge had obvious red shift. The degradation of the methylene blue solution was about 80% after 300 mins using $TiO_2/BiVO_4$ layered films under visible light, which was stronger than when using only pure $TiO_2$ film and $BiVO_4$ film.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.18
no.3
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pp.223-230
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2002
Titania photocatalytic oxidation reactors were studied to investigate degradation efficiencies of hydrocarbons. In general, it is well known phenomena that thin layered titania oxidizes most of hydrocarbons to carbon dioxide and water under UV light. In this study, degradation efficiencies were measured due to changes in reactor structures, UV sources, the number of titania coatings, and various hydrocarbon chemicals. It was proven that gas degradation efficiencies are related to such factors as UV transmittance of coating substance, collision area of surface, and gas flow rate. For packing type annular reactor, about 98% degradation efficiency was achieved for achieved for propylene of 500 ppm level at a flow rate of 100 ml/min. Several gases were also tested for double-coated titania thin film under the condition of continuous flow of 100 ml/min and 365 nm UV source. It was shown that degradation efficiencies were decreasing in the order: $C_3$$H_{6}$, n-C$_4$$H_{10}$, $C_2$$H_4$, $C_2$$H_2$, $C_{6}$$H_{6}$ and $C_2$$H_{6}$./. 6/./.
Self-cleaning and photocatalytic $TiO_2$ thin films were prepared by a facile sol-gel method followed by spin coating using peroxo titanic acid as a precursor. The as-prepared thin films were heated at low temperature($110^{\circ}C$) and high temperature ($400^{\circ}C$). Thin films were characterized by X-ray diffraction(XRD), Field-emission scanning electron microscopy(FESEM), UV-Visible spectroscopy and water contact angle measurement. XRD analysis confirms the low crystallinity of thin films prepared at low temperature, while crystalline anatase phase was found the for high temperature thin film. The photocatalytic activity of thin films was studied by the photocatalytic degradation of methylene blue dye solution. Self-cleaning and photocatalytic performance of both low and high temperature thin films were compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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