Heterojunção de Óxido Metálico para Atividades Fotocatalíticas

Resumo

O desenvolvimento de uma heterojunção aumenta as atividades fotocatalíticas da síntese de combustão da solução, que é um processo eficiente em termos de tempo / energia. Técnicas avançadas de caracterização analítica foram utilizadas neste protocolo para avaliar as características dos materiais, e os nanocompósitos demonstraram melhor degradação do corante ácido laranja-8.

Resumo

Há uma demanda global significativa por melhorias nas técnicas de síntese e suas características ideais, especialmente para aplicações em escala industrial. A síntese de combustão de solução à base de Sol-gel (SG-SCS) é um método simples para produzir materiais porosos ordenados. A este respeito, a teoria dos ácidos e bases duras e moles de Pearson auxilia na seleção da reatividade hospedeiro-dopante para formar uma heterojunção adequada.

A formação de uma heterojunção também altera as propriedades essenciais dos materiais, melhorando a fotocatálise por transferência de carga ou atividades sinérgicas. Uma temperatura de calcinação de 500 °C é ideal para este processo com base nos resultados da avaliação da estabilidade por meio de uma análise diferencial da razão de termogravimetria (DTG).

As dimensões em nanoescala das nanopartículas (NPs) e nanocompósitos (NCs) geradas foram validadas usando difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Além disso, as micrografias de microscopia eletrônica de varredura e as análises de BET confirmaram a natureza porosa dos materiais. HRTEM, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X e investigações de raios-X por dispersão de energia estabeleceram a composição dos materiais. O estudo descobriu que os NCs degradaram a cor laranja ácida 8 (AO8) com mais eficiência do que o ZnO puro.

Introdução

A proteção ambiental tornou-se uma grande preocupação com o rápido aumento de empresas em todo o mundo. Consequentemente, os nanomateriais (NMs) baseados em nanotecnologia e sua síntese atraíram a atenção dos pesquisadores sobre os materiais a granel no mundo científico moderno¹. Várias abordagens físico-químicas têm sido adaptadas para tratar contaminantes orgânicos e inorgânicos ^2,3. Nesse sentido, devido à sua simplicidade e capacidade de dissolver toxinas sem criar contaminação secundária, a fotocatálise heterogênea é considerada uma técnica de reme....

Protocolo

1. Síntese de nanomateriais

1. Síntese de nanocompósitos ZnO-Mn₂O₃
   1. Sintetizar nanocompósitos usando álcool polivinílico como surfactante e uma abordagem SG-SCS assistida por agente complexante. Para uma ilustração gráfica da abordagem SG-SCS, consulte a Figura Suplementar S1.
   2. Dissolver 1,5 g de polímero PVA em 100 ml de água destilada com agitação contínua num agitador magnético durante cerca de 15 min a 115 °C²³.
   3. Despeje as soluções precursoras de sal, nitrato de zinco hexahidratado na concentração de 90% v / v e sulfato de manganês na concentração....

Resultados

A Figura 1A mostra as estabilidades térmicas de NCs binários antes que um instrumento DTG analise a calcinação na atmosfera de N₂. Uma sequência de vaporização de moléculas de H₂O adsorvidas, decaimento intramolecular, hidróxidos metálicos ou / e decomposição da cadeia lateral de PVA, decomposição da cadeia principal intermolecular / PVA e, finalmente, a parte cristalina ocorreu para dar carbono, hidrocarbonetos e cinzas^29,30

Discussão

O presente protocolo descreve a síntese de nanocristais usando uma estratégia de baixo para cima com forma, tamanho e estrutura precisos. O estudo observou que a nucleação e o crescimento dos nanocristais eram significativos antes de formar os nanocristais. Aqui, os óxidos de ZnO e manganês foram sintetizados com base na teoria dos grupos de LaMer²⁵, que postula o processo de formação de nanocristais após a redução de precursores em átomos e núcleos, levando à for.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Laranja ácida 8	Sigma-Aldrich		65%,
cloro	Sigma-Aldrich	7782-50-5
Dithienogermole	Sigma-Aldrich	773881-43-9
HCl	Sigma-Aldrich	7647-01-0
Nitrato de manganês (10%) sal	Sigma-Aldrich	15710-66-4	10%
sulfato de manganês monohidratado	Densidade Sigma-Aldrich		: 2,95 g/cm³; solubilidade em água: 70 g/100 mL (70 ° C); 99,95%,  MnSO4.H2O
Poli (álcool vinílico)	Sigma-Aldrich	9002-89-5	Densidade: 1.19– 1,31 g/cm³ @ 20 ° C, solúvel em água apenas @ > 80 & C
Nitrato de zinco hexahidratado (90%)	Sigma-Aldrich	10196-18-6	98%; Densidade: 2.065 g/cm³ @ 20 ° C; solubilidade em água: 184,3 g/100 mL @20 ° C
Instrumentos usados
Nome dos materiais	Modelo	Análise
BET (N2 isotermas de adsorção-dessorção)	Instrumento de cromo Quanta.	Propriedades
DT/DTA	Shimadzu DTG-60H	Medir a estabilidade
FTIR	Perkin Elmer FT-IR, Spectrum 65	Informações
HRTEM	JEOL TEM 2100 HRTEM	Análise morfológica, de tamanho e composição
SEM-EDX	SEM-EDX-EVO 18 com instalação de baixo vácuo e acessório criogênico ALTO 1000	Morfológico análise
XPS	AXIS ULTRA da AXIS 165
XRD	Shimadzu, XRD-7000	Cristalinidade, estrutura e tamanho
Common software usado
Nome	Empresa	Uso
Mendeley	Mendeley-Desktop-1.19.8-win32	Para citar referências
Origin	OriginPro 8	XRD, BET, UV-vis-DRS análise

texturaistérmicasobre ligações químicas médio aproximado do cristalito de dados