Новости

Aug 04, 2023

Интригующие физико-химические свойства и влияние со

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7595 (2023) Цитировать эту статью

512 Доступов

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Суперпарамагнитный N-легированный оксид графена (GO) с нанопроволоками ZnS был синтезирован одностадийным гидротермальным методом путем легирования разбавленных количеств ионов Ga, Cr, In и Al для очистки воды и биомедицинских применений. В этих экспериментах для улучшения их свойств 2% Ga3+, In3+ и/или Al3+ были солегированы вместе с 2% ионами Cr в эти нанонити ZnS. Нанокомпозит состава In0,02Cr0,02Zn0,96S обладает лучшей фотокаталитической эффективностью, чем другие солегированные нанокомпозиты. In (металлоиды) и Cr (ион переходного металла) являются лучшими комбинациями для увеличения магнитных свойств, которые благоприятны для фотокаталитической активности. Синтезированные нанокомпозитные материалы были охарактеризованы с помощью нескольких методов, таких как дифракция рентгеновских лучей, сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FESEM) с EDAX, магнитометр с вибрирующим образцом (VSM), UV-Vis, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и флуоресцентная спектроскопия. . Также обсуждается корреляция интересных магнитных свойств с их фотокаталитическими свойствами. РФС использовался для обнаружения поверхностных дефектов, фазовых превращений и природы химических компонентов, присутствующих в нанокомпозитах. Дефекты Франкеля и дефекты замещения оказывают прямое влияние на фотокаталитическую активность, определенную с помощью флуоресцентной (FL) спектроскопии. ФЛ и РФЭС показывают, что композит, легированный Cr и In, имеет более высокий процент дефектов, поэтому его фотокаталитическая эффективность достигает 94,21%.

За последнее десятилетие оксид графена (GO)1,2,3,4,5 и совместное легирование 3d-металлов или редкоземельных металлов, неметаллов и металлоидов привлекли огромное внимание из-за их ключевой роли в повышении эффективности те физические свойства, которые применимы в промышленности, такие как прочность на разрыв, подвижность, проводимость, запрещенная зона, гибкость, термическая и химическая стабильность, модуль Юнга, оптическая прозрачность, высокая электропроводность, желательные для производства и т.д.6,7. Сульфид цинка (ZnS) представляет собой полупроводниковый фотокатализатор II-VI, и он был тщательно изучен, поскольку он проявляется в нескольких морфологиях на наноуровне, демонстрирует превосходные физические свойства, а также обладает уникальными фотокаталитическими свойствами. Однако в литературе имеется мало сообщений о созамещении ионами Cr3+ в ZnS8,9. Cr(VI) является тяжелым металлом и к тому же высокотоксичен, тогда как Cr(III) нетоксичен и полезен для человека. Поэтому, в дополнение к этому, нанолисты оксида графена были использованы для настройки запрещенной зоны чистого ZnS из УФ-области в видимую область, чтобы использовать больше солнечной энергии10. TiO2 является наиболее часто используемым наноструктурным материалом11. Однако в экологических приложениях чистый ZnS имеет большую теоретическую эффективность в создании фотоносителей, чем TiO212. Кроме того, нанокристаллы созамещенных полупроводников обладают большей способностью применять новые технологические приложения и обладают разнообразными свойствами по сравнению с чистым нанокристаллическим материалом. Было явно подтверждено, что совместное замещение является более эффективным инструментом, чем легирование отдельных металлов/неметаллов/металлоидов в исходные нанокристаллы, которые используются для улучшения свойств фотокатализатора13. В принципе, морфология, структурные дефекты и поверхностные дефекты сульфидов металлов и нанокомпозитов сульфидов металлов графена играют жизненно важную роль в контроле транспортных свойств, химической и термической стабильности и экситонных движений. Суванка Дутта и др.14 и Гаджендиран и др.15 сообщили, что свойства смешанной морфологии приготовленных образцов являются наиболее важными, а не их однородность и монокристаллические образцы.

Из данных, представленных в таблице 1S (EIS), очевидно, что совместно легированный ZnS дает лучшие результаты, чем наноматериалы ZnS, легированные одним металлом. Настоящее исследование посвящено влиянию совместного легирования 2% ионов Ga3+/In3+/Al3+ вместе с 2% ионами Cr3+ на нанопроволоки ZnS, украшенные ГО, и их фотокаталитических свойств. После солегирования металлоидов в решетку ZnS образовывалось больше дефектов, что повышало эффективность фотокаталитической деградации красителя. Подробно обсуждается прямое влияние дефектов на эффективность фотокаталитической активности.