Prussian blue as a co-catalyst for enhanced Cr(vi) photocatalytic reduction promoted by titania-based nanoparticles and aerogels

Autor(es)

Ferreira-Neto, Elias Paiva ^{[1, 2]} ; Ullah, Sajjad ^{[2, 3, 4]} ; Perissinotto, Amanda Pasquoto ^[1] ; de Vicente, Fabio S. ^[5] ; Lima Ribeiro, Sidney Jose ^[2] ; Worsley, Marcus Andre ^[6] ; Rodrigues-Filho, Ubirajara Pereira ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Inst Chem Sao Carlos, BR-13560970 Sao Carlos, SP - Brazil

^[2] Sao Paulo State Univ UNESP, Inst Chem, BR-14800060 Araraquara, SP - Brazil

^[3] Univ Peshawar, Inst Chem Sci, POB 25120, Peshawar - Pakistan

^[4] Univ Fed Mato Grosso do Sul, Inst Phys, BR-79070900 Campo Grande, MS - Brazil

^[5] Sao Paulo State Univ UNESP, Inst Geosci & Exact Sci, Dept Phys, BR-13506970 Rio Claro, SP - Brazil

^[6] Lawrence Livermore Natl Lab, Phys & Life Sci Directorate, Livermore, CA 94550 - USA

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NEW JOURNAL OF CHEMISTRY; v. 45, n. 23, p. 10217-10231, JUN 21 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Hexavalent chromium (Cr(vi)) is an noxious and highly toxic heavy metal that presents a serious threat to human health if present even in low concentrations in drinking water. Photocatalytic reduction of Cr(vi) to its less toxic Cr(iii) state is a potential strategy to combat Cr(vi) pollution, but the efficiency of the process is low, especially in the absence of hole scavenger organic reagents. To address this issue and prepare efficient photocatalysts for Cr(vi) removal from water, in this study, we explored Prussian blue (PB) as a co-catalyst for improving the photoreduction performance of different high surface area TiO2-based materials (titania or silica-titania nanoparticles and aerogels). The photocatalyst nanomaterials were surface-modified with nanocrystalline PB using the photodeposition route. The PB layer acts as an effective electron acceptor/mediator between the semiconductor photocatalyst and Cr(vi) species. All the PB-modified photocatalysts exhibit higher photocatalytic activity (up to 9 times faster) as compared to the unmodified photocatalysts towards reduction of Cr(vi). Importantly, the PB-modified photocatalysts exhibited high photocatalytic performance (98-99% reduction in 40 min for pH = 5.6 and in 10 min for pH = 3) without addition of organic reagents. The simple approach reported herein can be followed to prepare new PB-photocatalyst systems with improved photocatalytic performance towards Cr(vi) reduction and other target applications. (AU)

• Processo FAPESP: 16/10939-0 - Materiais nanoestruturados baseados em TiO2 modificados com Azul da Prússia e Dissulfetos de Metais de Transição como fotocatalisadores para redução de CO2
• Beneficiário: Elias Paiva Ferreira Neto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/24948-3 - Fixação de CO2 por Nanoparticulas de SiO2@TiO2 decoradas com Ferrocianeto de Ferro (Azul da Prússia) e Ferrocianeto de Rutênio: Uma Possível Alternativa para o aumento de Sustentabilidade de Biorefinarias e Plantas de Síntese de Amônia
• Beneficiário: Elias Paiva Ferreira Neto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/19785-1 - CO2 como matéria-prima para materiais híbridos multifuncionais: uma colaboração para aumentar a sustentabilidade de processos industriais
• Beneficiário: Ubirajara Pereira Rodrigues Filho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Regular
• Processo FAPESP: 18/01934-0 - Aerogéis de dissulfetos de metais de transição e celulose bacteriana: nanomateriais bifuncionais com propriedades fotocatalíticas e adsortivas para aplicações ambientais
• Beneficiário: Elias Paiva Ferreira Neto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/22828-6 - Ultrapassando as fronteiras de fibras ópticas: da fotônica até optogenética e monitoramento de meio ambiente
• Beneficiário: Younes Messaddeq
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa SPEC