Chemically synthesized (Ag, Mn2O3)-codecorated ZnO nanoparticles for achieving superior visible light-induced photodegradation and enhanced gas sensing activity

文献情報

出版日 2021-05-12
DOI 10.1039/D1CP00716E
インパクトファクター 3.676
著者

Jing Li, Qiuping Zhang, Huan Yuan, Kaiyi Luo, Yutong Liu, Wenyu Hu, Ming Xu, Shuyan Xu


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要旨

Heterostructural engineering and noble metal coupling are effective strategies to optimize semiconductor photocatalytic materials. In this work, (Ag, Mn2O3)-codecorated ZnO nanoparticles with different Mn2O3 contents (0–10 mol%) were synthesized by integrating the two strategies by a facile two-step polymer network-gel process. The photocatalytic activity of Ag/ZnO (AZM0) was significantly enhanced with the optimum Mn2O3 molar ratio of 3 mol%. The degradation efficiency of AZM3 is ∼3 times and ∼4.8 times higher than that of AZM0 for the degradation of methylene blue (MB) upon exposure to simulated sunlight and visible light, respectively. Also, this ternary nanocomposite exhibits enhanced gas sensing performance towards NO2 under ultraviolet/visible light irradiation at room temperature. The analysis of its microstructural, optical and photoelectrical characteristics suggests the synergistic coupling effects of Ag and Mn2O3, in which the significantly enhanced visible light response and hetero-interface charge carrier migration are the critical factors for the improvement of photocatalytic efficiency and gas sensing activity. Furthermore, the effects of recycling ability, the influence of the initial solution pH, the catalyst dosage and the main active species during the catalysis process on photocatalytic activity were explored. This study develops a feasible pathway to consciously construct multiheterostructures for enhancing the photocatalytic activity with great potential applications in toxic pollution abatement and noxious gas detection.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

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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