可視光活性化G-C3N4/TIO2光触媒のマイクロ波合成

可視光駆動の光触媒の調製は、シンプル、高速、緑の化学的方法による環境修復に非常に魅力的になっています。現在の研究は、高速（1時間）および単純なマイクロ波アシストアプローチを介した、グラファイト窒化炭素/二酸化チタン（G-C3N4/TIO2）ヘテロ構造の合成と特性評価を報告しています。TiO2（15、30、および45 wt。％）と混合した異なるG-C3N4量を、太陽シミュレーション光下での反応性アゾ色素（メチルオレンジ（MO））の光触媒分解について調査しました。X線回折（XRD）は、純粋な材料と生成されたすべてのヘテロ構造のアナターゼTiO2相を明らかにしました。走査型電子顕微鏡（SEM）は、合成内のG-C3N4の量を増やすことにより、不規則な形状の粒子で構成される大きなTiO2凝集体を崩壊させ、より小さなものをもたらし、G-C3N4ナノシートをカバーする膜を構成することを示しました。スキャン透過電子顕微鏡（STEM）分析により、G-C3N4ナノシートとTiO2ナノ結晶の間の効果的な界面の存在が確認されました。X線光電子分光法（XPS）は、ヘテロ構造でG-C3N4とTiO2の両方に化学的変化を証明しなかった。目に見える光吸収シフトは、紫外線で視界（UV-Vis）吸収スペクトルを介した吸収開始の赤いシフトによって示されました。30重量。G-C3N4/TIO2ヘテロ構造の％は、それぞれ純粋なTiO2およびG-C3N4ナノシートのほぼ2および10倍の効率の向上に対応する4時間で85％のMo色素分解で、最高の光触媒性能を示しました。。スーパーオキシドラジカル種は、MO光分解プロセスで最も活性なラジカル種であることがわかりました。光分解プロセスでのヒドロキシルラジカル種の関与が無視できるため、タイプIIヘテロ構造の作成は強く提案されています。優れた光触媒活性は、G-C3N4およびTiO2材料の相乗効果に起因していました。

The preparation of visible-light-driven photocatalysts has become highly appealing for environmental remediation through simple, fast and green chemical methods. The current study reports the synthesis and characterization of graphitic carbon nitride/titanium dioxide (g-C3N4/TiO2) heterostructures through a fast (1 h) and simple microwave-assisted approach. Different g-C3N4 amounts mixed with TiO2 (15, 30 and 45 wt. %) were investigated for the photocatalytic degradation of a recalcitrant azo dye (methyl orange (MO)) under solar simulating light. X-ray diffraction (XRD) revealed the anatase TiO2 phase for the pure material and all heterostructures produced. Scanning electron microscopy (SEM) showed that by increasing the amount of g-C3N4 in the synthesis, large TiO2 aggregates composed of irregularly shaped particles were disintegrated and resulted in smaller ones, composing a film that covered the g-C3N4 nanosheets. Scanning transmission electron microscopy (STEM) analyses confirmed the existence of an effective interface between a g-C3N4 nanosheet and a TiO2 nanocrystal. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) evidenced no chemical alterations to both g-C3N4 and TiO2 at the heterostructure. The visible-light absorption shift was indicated by the red shift in the absorption onset through the ultraviolet-visible (UV-VIS) absorption spectra. The 30 wt. % of g-C3N4/TiO2 heterostructure showed the best photocatalytic performance, with a MO dye degradation of 85% in 4 h, corresponding to an enhanced efficiency of almost 2 and 10 times greater than that of pure TiO2 and g-C3N4 nanosheets, respectively. Superoxide radical species were found to be the most active radical species in the MO photodegradation process. The creation of a type-II heterostructure is highly suggested due to the negligible participation of hydroxyl radical species in the photodegradation process. The superior photocatalytic activity was attributed to the synergy of g-C3N4 and TiO2 materials.