Heterozłącze tlenku metalu do aktywności fotokatalitycznej

Podsumowanie

Rozwój heterozłącza zwiększa aktywność fotokatalityczną syntezy spalania roztworu, która jest procesem efektywnym czasowo/energetycznie. W protokole tym zastosowano zaawansowane techniki charakterystyki analitycznej do oceny właściwości materiałów, a nanokompozyty wykazały lepszą degradację barwnika kwasowego pomarańczy-8.

Streszczenie

Istnieje znaczne globalne zapotrzebowanie na ulepszenia technik syntezy i ich optymalnych cech, szczególnie dla zastosowań na skalę przemysłową. Synteza spalania w roztworze na bazie zol-żelu (SG-SCS) jest prostą metodą wytwarzania uporządkowanych materiałów porowatych. W związku z tym teoria twardych i miękkich kwasów i zasad Pearsona pomaga w doborze reaktywności gospodarz-domieszka w celu utworzenia odpowiedniego heterozłącza.

Utworzenie heterozłącza również zmienia podstawowe właściwości materiałów, poprawiając fotokatalizę poprzez transfer ładunku lub działania synergiczne. Temperatura kalcynacji wynosząca 500 °C jest idealna dla tego procesu w oparciu o wyniki oceny stabilności za pomocą różnicowej analizy współczynnika termograwimetrycznego (DTG).

Wymiary nanocząstek (NPs) i nanokompozytów (NC) w nanoskali zostały zweryfikowane za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej o wysokiej rozdzielczości (HRTEM). Ponadto mikroskopy skaningowej mikroskopii elektronowej i analizy BET potwierdziły porowatość materiałów. HRTEM, rentgenowska spektroskopia fotoelektronów i badania rentgenowskie z dyspersją energii ustaliły skład materiałów. Badanie wykazało, że NC degradują kolor kwaśnej pomarańczy 8 (AO8) bardziej efektywnie niż goły ZnO.

Wprowadzenie

Ochrona środowiska stała się głównym problemem wraz z szybkim wzrostem liczby firm na całym świecie. W związku z tym nanomateriały oparte na nanotechnologii (NM) i ich synteza przyciągnęły uwagę badaczy w kwestii materiałów masowych we współczesnym świecie naukowym¹. Zaadaptowano kilka podejść fizykochemicznych do leczenia zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych^2,3. W związku z tym, ze względu na swoją prostotę i zdolność do rozpuszczania toksyn bez tworzenia wtórnego zanieczyszczenia, fotokataliza heterogeniczna jest uważana za adaptacyjną technikę remediacji⁴

Protokół

1. Synteza nanomateriałów

1. Synteza nanokompozytu ZnO-Mn₂O₃
   1. Zsyntetyzować nanokompozyty, wykorzystując polialkohol winylowy jako surfaktant oraz metodę SG-SCS wspomaganą środkiem kompleksującym. Graficzną ilustrację metody SG-SCS przedstawiono na Rysunku uzupełniającym S1.
   2. Rozpuścić 1,5 g polimeru PVA w 100 mL wody destylowanej przy ciągłym mieszaniu za pomocą mieszadła magnetycznego przez około 15 min w temperaturze 115 °C²³.
   3. Wlać roztwory prekursorów soli, azotan cynku sześciowodny w stężeniu 90% v/v oraz siarczan manganu w stężeniu 10%v/v do p....

Wyniki

Rycina 1A przedstawia stabilność termiczną binarnych NC przed analizą kalcynacji w atmosferze N₂ za pomocą urządzenia DTG. Nastąpiła sekwencja odparowania zaadsorbowanych cząsteczek H₂O, rozkładu wewnątrzmolekularnego, rozkładu wodorotlenków metali i/lub łańcuchów bocznych PVA, rozkładu międzycząsteczkowego/głównego łańcucha PVA, a na koniec rozkładu części krystalicznej, w wyniku czego powstał węgiel, węglowodory i popiół^29,

Dyskusja

Niniejszy protokół opisuje syntezę nanokryształów przy użyciu strategii oddolnej z precyzyjnym kształtem, rozmiarem i strukturą. W badaniu zaobserwowano, że zarodkowanie i wzrost nanokryształów były znaczące przed utworzeniem nanokryształów. W tym przypadku tlenki ZnO i manganu zostały zsyntetyzowane w oparciu o teorię grup LaMera²⁵, która postuluje proces powstawania nanokryształów po redukcji prekursorów na atomy i jądra, co prowadzi do powstania zalążków w celu wytworzenia nanokryształów. W zwi.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Kwaśny pomarańczowy 8	Sigma-Aldrich		65%,
Chlor	Sigma-Aldrich	7782-50-5
Dithienogermole	Sigma-Aldrich	773881-43-9
HCl	Sigma-Aldrich	7647-01-0
Azotan manganu (10%) sól	Sigma-Aldrich	15710-66-4	10%
Jednowodny siarczan manganu	Sigma-Aldrich		Gęstość: 2,95 g/cm³; rozpuszczalność w wodzie: 70 g/100 ml (70 ° C); 99.95%,  MnSO4.H2O
Poly (alkohol winylowy)	Sigma-Aldrich	9002-89-5	Gęstość: 1,19– 1,31 g/cm³ @20 ° C, rozpuszczalny tylko w wodzie @ > 80 ° C
Azotan sześciowodny (90%)	Sigma-Aldrich	10196-18-6	98%; Gęstość: 2,065 g/cm³ @20 ° C; Rozpuszczalność w wodzie: 184,3 g/100 ml @20 ° C
Używane instrumenty
Nazwa materiałów	Model	Analiza
BET (N2 izotermy adsorpcji-desorpcji)	Przyrząd kwanty chromowe.	Właściwości
DT/DTA	Shimadzu DTG-60H	Pomiar stabilności
FTIR	Perkin Elmer FT-IR, Spectrum 65	Informacje o
HRTEM	JEOL TEM 2100 HRTEM	Analiza morfologiczna, rozmiarowa i składowa
		analiza
XPS	AXIS ULTRA z AXIS 165
XRD	Shimadzu, XRD-7000	Krystaliczność, struktura i przybliżony średni rozmiar
Powszechnie używane oprogramowanie
Nazwa	Company	Use
Mendeley	Mendeley-Desktop-1.19.8-win32	Do cytowania odniesień
Origin	OriginPro 8	XRD, BET, UV-vis-DRS analiza

teksturalnetermicznejwiązaniach chemicznych SEM-EDX SEM-EDX-EVO 18 z urządzeniem do niskiej próżni i przystawką kriogeniczną ALTO 1000 Morfologiczne krystalitu danych