Kirti;Suantak Kamsonlian;Vishnu Agarwal;Ankur Gaur;Jin-Won Park
Korean Chemical Engineering Research
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v.61
no.2
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pp.287-295
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2023
Iron nanoparticles (Fe-NPs) were synthesized employing Lagenaria siceraria (LS) leaf aqueous extract as a reducing and capping medium to remove methylene blue (MB) dye and have antibacterial properties against G-negative (Escherichia coli) and G-positive bacteria (Staphylococcus aureus). The formation of LS-Fe-NPs (Lagenaria-siceraria-iron-nanoparticles) was confirmed by a change in color from pale yellow to dark brown. Characterization techniques, such as particle size analysis (PSA), transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM), were employed to prove nano spherical particles of size range between 80-100 nm. Phytochemicals and the presence of iron in LS-Fe-NPs nanoparticles were proved by UV-visible spectrophotometry. Further, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis results confirmed the existence of bioactive molecules in the plants. The magnetic property was analyzed using a vibrating sample magnetometer (VSM), which displayed that the synthesized nanoparticles were superparamagnetic and exhibiting a saturation magnetization of 12.5 emu/g. Synthesized magnetic nanoparticles were used in methylene blue (MB) dye removal through adsorption. About 83% of 100 mg/L MB dye was removed within 120 min at pH 6 with a maximum adsorption capacity of 246.8 mg/g. Antibacterial efficacy of LS-Fe-NPs was screened against G-negative (Escherichia coli) and G-positive bacteria (Staphylococcus aureus), respectively, and found that LS-Fe-NPs were effective against Staphylococcus aureus.
Xanthoceras sorbifolia seed coat (XSSC) is a processing residue of the bioenergy crop. This work aimed to evaluate the applicability of using the steam explosion to modify the residue for dye biosorption from aqueous solutions by using methylene blue as a model cationic dye. Equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters for the biosorption of methylene blue on the steam-exploded XSSC (SE-XSSC) were evaluated. The kinetic data followed the pseudo-second-order model, and the rate-limiting step was the chemical adsorption. Intraparticle diffusion was one of the rate-controlling factors. The equilibrium data agreed well with the Langmuir isotherm, and the biosorption was favorable. The steam-explosion pretreatment strongly affected the biosorption in some respects. It reduced the adsorption rate constant and the initial sorption rate of the pseudo-second-order model. It enhanced the adsorption capacity of methylene blue at higher temperatures while reduced the capacity at lower ones. It changed the biosorption from an exothermic process driven by both the enthalpy and the entropy to an endothermic one driven by entropy only. It increased the surface area and decreased the pH point of zero charge of the biomass. Compared with the native XSSC, SE-XSSC is preferable to MB biosorption from warmer dye effluents.
Expanded graphite (EG) is synthesized by chemical intercalation of natural graphite (NG) and rapid expansion at high temperature, with titanium n-butoxide (TNB) used as titanium source by a sol-gel method to prepare EG-TiO$_2$ composite. The performances of the prepared EG-TiO$_2$ composite are characterized by BET surface area measurement, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction patterns (XRD) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). To compare the photocatalytic activities of the EG-TiO$_2$ composite, three kinds of dye solutions, methylene blue (MB), methylene orange (MO) and rhodamine B (RhB), and two kinds of light source, UV light and visible light (VL), are used. Comparing the results, it can be clearly seen that the degradation of all of the dye solutions under irradiation by UV light is much better than that under irradiation by visible light, and the decomposition of MB solution was better than that of both of MO and RhB solution.
Activated carbon modified with nickel (Ni-AC) was employed the for preparation of Ni-activated carbon/$TiO_2$ (Ni-AC/$TiO_2$) composites. The $N_2$ adsorption data showed that the composites had a decreased surface area compared with pristine AC. This indicated blocking of the micropores on the surface of the AC, which was further supported by observation via SEM. XRD results showed that the Ni-AC/$TiO_2$ composite contained a mixed anatase and rutile phase while the untreated AC/$TiO_2$ contained only a typical single and clear anatase phase. EDX results showed the presence of C, O, and Ti with Ni peaks on the composites of Ni-AC/$TiO_2$. Subsequently, the photocatalytic effects on methylene blue (MB) were investigated. The improved decomposition of MB showed the combined effects of adsorptions and photo degradation. In particular, composites treated with Ni enhanced the photo degradation behaviors of MB.
In this study, an expanded graphite-titanium oxide composite is developed from expanded graphite (EG) and titanium n-butoxide (TNB). EG is synthesized by chemical intercalation of natural graphite (NG) and rapid expansion at high temperature. TNB is used as the titanium source. The performances of the prepared EG-$TiO_2$ composite are characterized by BET surface area measurements, scan electron microscope (SEM), X-ray diffraction patterns (XRD) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). The catalytic activities of the EG-$TiO_2$ composite are investigated by analysis of the degradation of methylene blue (MB) in aqueous solution under irradiation of UV light. Compared with the pristine $TiO_2$ and activity carbon-$TiO_2$ (AC-$TiO_2$) composite, the EG-$TiO_2$ composite shows very high efficiency against MB solution, and the EG could improve the photocatalytic effect of $TiO_2$ in the MB degradation reaction under the irradiation of UV light.
The tin (IV) oxide nanoparticles are prepared by controlled precipitation method and calcined at temperatures of $200-600^{\circ}C$. The prepared $SnO_2$ nanoparticles characterized by XRD patterns, TEM image, IR and UV-Vis spectra. The XRD patterns and TEM image show the tetragonal structure and spherical morphology for $SnO_2$ nanoparticles, respectively. The photocatalytic activity of the prepared $SnO_2$ nanoparticles studied in degradation reaction of methylene blue (MB). The results show the size of nanoparticles, band-gap energy and photocatalytic activity of $SnO_2$ depends on the calcinations temperature. The $SnO_2$ nanoparticles calcined at $500^{\circ}C$ indicated the highest photoreactivity. Also, the zero-valent tin (ZVT) nanoparticles with tetragonal structure are prepared by a reducing agent and used as a catalyst in degradation of MB. In basic pH of 11, the degradation >95% of MB at time 150 min obtained at presence of ZVT nanoparticles.
Activated carbon/$TiO_2$ (AC/$TiO_2$) composites modified with different concentrations of Fe were prepared. The $N_2$ adsorption data showed that the composites had decreased surface area compared with the pristine activated carbon. This indicated the blocking of the micropores on the surface of AC, which was further supported by observation via SEM. XRD results showed patterns for the composites and an anatase typed titanium dioxide structure with a small part of rutile in a higher Fe concentration (> 1.0 mol/L). EDX results showed the presence of C and, O, with Ti peaks on the composites of Fe-AC/$TiO_2$ with relatively lower Ti concentration, which may be due to the higher Fe concentration incorporated into the composites. Subsequently, the photocatalytic effects on methylene blue (MB) were investigated. The improved decomposition of MB showed the combined effects of adsorptions and photodegradation. Especially, the composites modified by Fe revealed enhanced photodegradation behaviors of MB.
Photocatalysis has been applied to decompose the waste and toxic materials produced in daily life and in the global environment. Pure $TiO_2$ (Zn-$TiO_2$-0) and Zn-doped $TiO_2$ (Zn-$TiO_2$-x, x = 3-10 mol %) samples were synthesized using a novel sol-gel and ammonia-evaporation method. The Zn-doped $TiO_2$ samples showed high photocatalytic activity for the degradation of methylene blue (MB). The physicochemical properties of the samples were investigated using XRD, SEM, ICP, DLS and BET methods. In addition, the most important measurement of photocatalytic ability was investigated by a UV-vis spectrophotometer. The effects of the mol % of zinc ion doping in $TiO_2$ on photocatalytic activity were studied. Among the mol % Zn ions investigated, the Zn-$TiO_2$-9 sample showed the highest photoreactivity. This sample removed 91.4% of the MB after 4 h, while the pure $TiO_2$ only removed 46.4% of the MB.
In this study, we have studied on improved performance of carbon nanotubes/titanium (CNT/TiO2) structure electrode for methylene blue (MB). The composite electrodes consisting of CNTs and a titanium oxide matrix with phenol resin binder was fabricated with a mixture method. The chemical and morphological structure of CNT/Ti$O_2$ composites were characterized by means of BET surface area, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis absorption technique, Raman spectroscopy and energy dispersive X-ray (EDX). The electrode showed a remarkably enhanced performance for MB oxidation under UV illumination with or without electro-chemical reaction (ECR). Such a remarkably improved performance of the CNT/Ti$O_2$ structure electrode might be due to the enhanced MB oxidation by electro- and photo-generated electrons and holes in the CNTs and Ti$O_2$ under UV illumination with or without ECR.
Park, Chong-Yeon;Choi, Jong-Geun;Ghosh, Trisha;Oh, Won-Chun
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.48
no.5
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pp.433-438
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2011
In this study, CdS combined activated carbon/$TiO_2$ (CdS-AC/$TiO_2$) composites were prepared by a sol-gel method to improve the photocatalytic performance of $TiO_2$. These composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and UV-vis analysis. The photocatalytic activities were examined by the degradation of methylene blue (MB) under visible light irradiation. The photodegradation rate of MB under visible light irradiation reached 90.1% in 120 min. The kinetics of MB degradation was plotted alongside the values calculated from the Langmuir-Hinshelwood equation. The 0.2 CAT sample showed the best photocatalytic activity, which might be due to an increase in the photo-absorption effect by activated carbon and the cooperative effect of CdS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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