Visible light-driven ZnO/g-C3N4/carbon xerogel ternary photocatalyst with enhanced activity for 4-chlorophenol degradation

Autor(es)

Martins de Sousa, Juliana Giancoli ^[1] ; Chicuta da Silva, Thiago Vieira ^[1] ; de Moraes, Nicolas Perciani ^[1] ; Caetano Pinto da Silva, Maria Lucia ^[1] ; Rocha, Robson da Silva ^[1] ; Landers, Richard ^[2] ; Rodrigues, Liana Alvares ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Escola Engn Lorena EEL USP, Estr Municipal Campinho S-N, BR-12602810 Lorena, SP - Brazil

^[2] Univ Estadual Campinas, Inst Fis Gleb Wataghin, 500 Ave Albert Einstein, BR-13083852 Campinas, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Materials Chemistry and Physics; v. 256, DEC 1 2020.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

This work aims to synthesize visible light-driven photocatalysts based on zinc oxide, polymeric graphitic carbon nitride (g-C3N4) and carbon xerogel. The addition of g-C3N4 and carbon xerogel to the zinc oxide is expected to hinder electron-vacancy recombination, increase specific surface area and reduce bandgap energy. The Raman spectroscopy and X-ray diffractometry confirm the presence of the wurtzite phase of zinc oxide in the materials. Furthermore, the X-ray diffractometry results show that C and N were likely incorporated into the structure of the zinc oxide in the ternary and binary materials, due to the distortion observed in the crystal lattice of the composites. The XPS analysis corroborates the presence of the g-C3N4 in the composite developed, as well as the incorporation of the carbon xerogel into the wurtzite structure. The addition of g-C3N4 and carbon xerogel resulted in significant changes on the morphology of the prepared materials, causing an increase in surface area and textural modification. The optimized ternary composite, which contains 0.25% of g-C3N4 (% w/w), has the highest photocatalytic response among all materials tested, obtaining 92% of 4-chlorophenol degradation under solar radiation and 72% under visible radiation, after 5 h. The enhanced photocatalytic activity of the ternary material can be linked to a superior charge mobility and higher visible light response, as shown by chronoamperometry tests and diffuse reflectance spectroscopy. (AU)

• Processo FAPESP: 13/02762-5 - Desenvolvimento de tecnologias de prevenção à poluição: degradação e monitoramento on-line de antibióticos em esgotos
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• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/10492-1 - Desenvolvimento e avaliação de heterojunções semicondutor/ZnO/xerogel de carbono na fotodegradação de 4-clorofenol em reator de leito fluidizado e em reator em batelada
• Beneficiário: Liana Alvares Rodrigues
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/16360-0 - Desenvolvimento de compósitos ternários ZnO/Bi2O3/Xerogel de carbono como fotocatalisadores para a degradação de poluentes orgânicos persistentes
• Beneficiário: Nicolas Perciani de Moraes
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/12035-7 - Propriedades mecânicas e antimicrobianas de nanocompósito Ag/PMMA
• Beneficiário: Gilmar Patrocínio Thim
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular