A carbon doped $TiO_2$ (C-$TiO_2$) photocatalyst, which shows good photocatalytic activity to Ultraviolet irradiation and visible irradiation, was successfully prepared by co-grinding of $TiO_2$ with ethanol or Activated Carbon(C), followed by heat treatment at $200^{\circ}C$ in air for 60 min. Ethanol and C were used as a representative agent of liquid and solid for carbon doping. Their influence on improving photocatalytic ability and carbon doping degree was studied with degradation of methyl orange and XPS analysis. The product prepared by co-grinding of $TiO_2$ with Ethanol had Ti-C and C-O chemical bonds and showed higher photocatalytic activity than the product prepared by co-grinding of $TiO_2$ with C, where just C-O chemical bond existed. As a result, mechanochemical route is useful to prepare a carbon doped $TiO_2$ photocatalyst activating to visible irradiation, where the solid-liquid operation is more effective than solid-solid operation to obtain a carbon doped $TiO_2$.
We studied the water splitting into $H_2$ and $O_2$ using two different semiconductor photo catalysts and redox mediator, mimicking the Z-scheme mechanism of the photosynthesis, $H_2$ evolution took place on a Pt-$SrTiO_2$ (Cr-Ta doped) photocatalyst using $I^-$ electron donor under the visible light irradiation. The Pt-$WO_3$ photocatalyst showed an excellent activity of the $O_2$ evolution using $IO_3^-$ electron acceptor under visible light. $H_2$ and $O_2$ gases evolved in the stoichiometric ratio($H_2/O_2$=2) under visible light using a mixture of the Pt-$WO_3$ and Pt-$SrTiO_3$ (Cr-Ta doped) suspended in NaI aqueous solution. We proposed a two-step photo-excitation mechanism using redox mediator under the visible irradiation.
FeOOH/$TiO_2$, a heterojunction structure between FeOOH and $TiO_2$, was prepared by covering the surface of the $\sim$100-nm-sized FeOOH particles with Degussa P25 by applying maleic acid as an organic linker. Under visible light irradiation (${\lambda}{\geq}$ 420 nm), FeOOH/$TiO_2$ showed a notable photocatalytic activity in removal of gaseous 2-propanol and evolution of $CO_2$. It was found that FeOOH reveals a profound absorption in the spectral range of 400 - 550 nm, and its valence band (VB) level is located relatively lower than that of $TiO_2$. The considerable photocatalytic efficiency of the FeOOH/$TiO_2$ under visible light irradiation was therefore deduced to be caused by the hole transfer between the VB of FeOOH and $TiO_2$.
The composite photocatalyst, N-$TiO_2$ loaded with $Ni_2O_3$, was prepared by $N_2$ plasma treatment. X-ray diffraction, X-ray fluorescence, $N_2$ adsorption, UV-vis spectroscopy, photoluminescence, and X-ray photoelectron spectroscopy were used to characterize the prepared $TiO_2$ samples. The results indicated that the band gap energy was decreased obviously by nitrogen doping, whereas loading of $Ni_2O_3$ did not influence the band gap and visible light absorption. The photocatalytic activities were tested in the degradation of 2,4,6-trichlorophenol (TCP) under visible light. The photocatalytic activity and stability of composite photocatalyst were much higher than that of catalyst modified with nitrogen or $Ni_2O_3$ alone. The synergistic effect of doping nitrogen and $Ni_2O_3$ over $TiO_2$ was investigated.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.5
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pp.512-518
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2024
Titanium oxide (TiO2), a representative photocatalyst, reacts to ultraviolet ray energy and has antibacterial, deodorizing, and antifouling properties using superhydrophilic properties, so it is widely used in various industrial fields such as environmental purification, building exterior walls, and road facilities. However, due to the nature of the photocatalyst, it reacts to ultraviolet rays known to be harmful to the human body, and is designed to react to natural light outdoors and to ultraviolet light sources inside a sealed device indoors, so indoor space is extremely limited. This study aims to develop spatial antibacterial technology for everyday living spaces by researching methods for antibacterial and deodorization by reacting titanium oxide (TiO2)-based photocatalysts with the visible light range emitted from lighting devices in everyday spaces. Through the results of this study, it was verified through experiments that the photocatalyst exhibits antibacterial and deodorizing properties in response to lighting devices (LED, fluorescent lights, etc.) used in daily life. Based on the research results, we hope that various studies will be conducted to create a safer living environment by applying this technology to various fields such as large-scale complex facilities where an unspecified number of floating populations gather, airports, port waiting rooms, and public transportation.
A facile microwave assisted solvothermal process is designed for fabricating SnS nanoparticles decorated on graphene nanosheet, which used as visible light driven photocatalyst. Some typical characterization techniques such as XRD, FT-IR, SEM with EDX analysis, and TEM and BET analysis are used to analyse the physical characteristics of as-prepared samples. Spherical SnS nanoparticles are uniformly dispersed on the surface of graphene nanosheet due to ammonia, which can prevent the aggregation of graphene oxide. Meanwhile, microwave radiation provides fast energy that promotes the formation of spherical SnS nanoparticles within a short time. The visible light photocatalytic activity of as-prepared SnS-GR nanocomposites is analysed through photodegradation efficiency of methylene blue with high concentration. According to the higher photocatalytic property, the as-prepared SnS-GR nanocomposites can be expected to be an efficient visible light driven photocatalyst. After five cycles for decolorization, the rate decreases from 87 % to 78 % (about 9 %). It is obvious that the photocatalytic activity of SnS-GR nanocomposite has good repeatability.
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.
The method for preparing a perovskite-type bismuth ferrite (BFO) photocatalyst which reacts to visible LED light and the characteristics of visible light photocatalysis were investigated. BFO was prepared according to the sol-gel method. The prepared BFO consisted mainly of BiFeO3 structure and formed a nano-sized crystal including Bi24Fe2O39 structure. The BFO nano crystallines were identified from the UV-visible diffuse reflectance spectra to absorb UV and visible light up to about 600 nm. The bandgap of the BFO determined from the diffuse reflectance spectrum was about 2.2 eV. Formaldehyde was decomposed by the photoreaction of BFO photocatalysts with the visible light LED lamps with wavelengths of 585 nm and 613 nm. The narrow bandgap of BFO led to elicit BFO photocatalytic activity in visible LED light.
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.
Nguyen, Thi Mai Tho;Bui, The Huy;Dang, Nguyen Nha Khanh;Ho, Nguyen Nhat Ha;Vu, Quang Huy;Ngo, Thi Tuong Vy;Do, Manh Huy;Duong, Phuoc Dat;Nguyen, Thi Kim Phuong
Korean Journal of Chemical Engineering
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v.35
no.12
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pp.2442-2451
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2018
Novel highly active visible-light photocatalysts in the form of zinc bismuth oxide ($ZnBi_2O_4$) and graphite hybrid composites were prepared by coupling via a co-precipitation method followed by calcination at $450^{\circ}C$. The asprepared $ZnBi_2O_4$-graphite hybrid composites were tested for the degradation of rhodamine B (RhB) solutions under visible-light irradiation. The existence of strong electronic coupling between the two components within the $ZnBi_2O_4$-graphite heterostructure suppressed the photogenerated recombination of electrons and holes to a remarkable extent. The prepared composite exhibited excellent photocatalytic activity, leading to more than 93% of RhB degradation at an initial concentration of $50mg{\cdot}L^{-1}$ with 1.0 g catalyst per liter in 150 min. The excellent visible-light photocatalytic mineralization of $ZnBi_2O_4-1.0graphite$ in comparison with pristine $ZnBi_2O_4$ could be attributed to synergetic effects, charge transfer between $ZnBi_2O_4$ and graphite, and the separation efficiency of the photogenerated electrons and holes. The photo-induced $h^+$ and the superoxide anion were the major active species responsible for the photodegradation process. The results demonstrate the feasibility of $ZnBi_2O_4-1.0graphite$ as a potential heterogeneous photocatalyst for environmental remediation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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