Redox cycling of iron by carbon dot enhanced chemiluminescence: mechanism of electron–hole induction in carbon dot

文献情報

出版日 2017-07-17
DOI 10.1039/C7CP03724D
インパクトファクター 3.676
著者

Syed Niaz Ali Shah, Ling Lin, Yongzan Zheng, Dingkun Zhang, Jin-Ming Lin


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要旨

The chemiluminescence (CL) of the Fenton system with nitrogen doped carbon dots (N-CDs) was significantly enhanced. The introduction of N-CDs improved the utilization of H2O2 and drastically enhanced the generation of ˙OH, which resulted in enhanced CL emission of the Fenton system through energy and electron transfer processes. The oxidation of N-CDs by ˙OH led to rapid incorporation of oxygen into N-CDs. The mechanism relied on the production of •OH radicals through the Fenton reaction and clearly indicated the important role of peroxide-induced redox cycling of Fe2+ ⇔ Fe3+ in the presence of N-CDs. The CL intensity of the system containing Fe2+ was higher than that containing Fe3+ because the rate of the Fe3+ reaction was much slower than that of the Fe2+ reaction. The CL signal remained constant after some time due to redox cycling, which established equilibrium, irrespective of the form of iron. This study provides a feasible approach to greatly enhance the weak CL of the Fenton system with the introduction of environmentally friendly N-CDs, and initiates an inspiring research in the domain of catalysis, CL and the mechanism of the Fenton system, which will be helpful in various applied research areas.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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