Electrospun TiO2/carbon composite nanofibers as effective (photo)electrodes for removal and transformation of recalcitrant water contaminants

文献情報

出版日 2023-05-04
DOI 10.1039/D3VA00017F
インパクトファクター 0
著者

Ashley Hesterberg Butzlaff, Madeline Jensen, Chenxu Yan, Abdulsattar Ghanim, Charles Werth, David Cwiertny, Syed Mubeen


原文を見る

要旨

Electrochemical (EC) and photoelectrochemical (PEC) water treatment systems are gaining popularity, necessitating new electrode materials that offer reliable performance across diverse application platforms. For applications specifically targeting dilute chemical pollutants (i.e., parts-per-million concentrations or less), beneficial electrode properties include high surface area to overcome kinetic overpotential losses, low electrode areal electrical resistance, and high water permeability with sufficient mechanical strength for use in electroactive membrane-based treatment systems. Here, we used electrospinning to fabricate (photo)electrodes from carbon nanofibers (CNFs) containing titanium dioxide (TiO2) nanoparticles. Optimal CNF/TiO2 composites were electrochemically and photochemically active with a surface area of ∼50 m2 g−1 and electrode areal resistance of 2.66 Ω cm2, values comparable to commercial carbon-based electrode materials (e.g., Kynol Activated Carbon Cloth). Transformation experiments with carbamazepine (CBZ), a recalcitrant organic contaminant, suggest CNF/TiO2 electrodes function dually as sorbents, first binding CBZ prior to oxidation at positive applied potentials. Complete CBZ transformation was observed in both EC (dark) and PEC (UV light; 280 mW cm−2) systems over 90 minutes, with PEC systems exhibiting 1.5-fold higher transformation rates (kobs ∼ 0.18 min−1) at +1.00 V (vs. Ag/AgCl). Composite electrodes also exhibited stability across repeated use, yielding consistent current densities over five experimental cycles (120 min each) of CBZ transformation (0.25 ± 0.03 mA cm−2). Because of their high surface area, electrical conductivity, photoactivity, and electrochemical stability, these electrospun CNF/TiO2 composites represent promising (photo)electrode alternatives for diverse EC and PEC applications.

関連文献

Rational modifications on champion porphyrin dye SM315 using different electron-withdrawing moieties toward high performance dye-sensitized solar cells

Ji Zhang, Jian-Zhao Zhang, Hai-Bin Li, Yong Wu, Yun Geng, Zhong-Min Su

2014-09-30 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03355H

Photoconversion of 6,13-α-diketopentacene in the crystalline phase

Katsuki Tanaka, Mariko Oe

2014-05-21 Paper

DOI: 10.1039/C4CP01607F

Back cover

Cover

DOI: 10.1039/C4CP90173H

Halogen bonding of electrophilic bromocarbons with pseudohalide anions

Sergiy V. Rosokha, Charlotte L. Stern, Alan Swartz, Rory Stewart

2014-05-12 Paper

DOI: 10.1039/C4CP00976B

Inside front cover

Cover

DOI: 10.1039/C4CP90159B

Probing the microenvironment of unimicelles constituted of amphiphilic hyperbranched polyethyleneimine using 1-methyl-8-oxyquinolinium betaine

Agustín S. Picco, Gustavo F. Silbestri, R. Darío Falcone, Omar Azzaroni, Marcelo Ceolín, N. Mariano Correa

2014-05-19 Paper

DOI: 10.1039/C4CP01333F

Fracture mechanism of amorphous polymers at strain fields

Lan Huang, Xiaoping Yang, Xiaolong Jia, Dapeng Cao

2014-10-06 Paper

DOI: 10.1039/C4CP03120B

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

1-{3-[5-(エチルカルボンイル)-2,4-ジメチル-1H-ピロロール-3-基]プロパニル}ピペリジン-4-カルボン酸について、適用される法規ガイドラインは何ですか?

この化合物はCAS番号1142209-81-1であり、GHS分類では corrosive (腐食性物質) と classified (分類物質) として指定され...

1142209-81-11-{3-[5-(Ethoxycarbo...
化合物よくある質問

2,2-二氟-1,3-ベンゾジオキサン-5-カルボキシlic酸とは何ですか?

2,2-二氟-1,3-ベンゾジオキサン-5-カルボキシlic酸は、CAS番号656-46-2の化合物で、化学式はC8H4F2O4です。この化合物は白色の結晶性粉...

656-46-22,2-Difluoro-1,3-ben...
化合物よくある質問

8-氯-4-色原酮の代替品はありますか?

8-氯-4-色原酮(CAS番号: 49701-11-3)の代替品には、他の色原酮類似物や、構造が似ている化合物があります。例えば、8-メチル-4-色原酮や、他の...

49701-11-38-Chloro-2,3-dihydro...
化合物よくある質問

エチル6,6-ジメチル-4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-インドアゼー-3-カルボキシレートとは何ですか?

エチル6,6-ジメチル-4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-インドアゼー-3-カルボキシレートは、CAS番号1233243-56-5を有する化合物です。これは有...

1233243-56-5Ethyl 6,6-dimethyl-4...
化合物よくある質問

4-叔丁基-6-氯-嘧啶に適用される法規ガイドラインは何ですか?

4-叔丁基-6-氯-嘧啶はCAS番号3435-24-3で、GHS分類では毒性物質とみなし、GHSの危険性分類が適用されます。REACH規則では登録が必要で、Eu...

3435-24-34-Tert-butyl-6-chlor...
化合物よくある質問

維库溴铵杂质Bはどのように合成されますか?

維库溴铵杂质Bは、アンドロステンデンから始まり、一連の合成反応、包括的な選択性と高い収率で合成されます。具体的には、ブロミド化、酸化、ジマーゼ反応、アミド化など...

50587-95-6(2beta,3alpha,5alpha...
化合物よくある質問

2-(4-氟苄基)-吡咯烷の物理化学的性質は何ですか?

CAS番号350017-04-8の2-(4-氟苄基)-吡咯烷は、結晶性の白色粉末です。分子量は199.17 g/molで、水に溶けにくいです。化学反応では比較的...

350017-04-82-(4-Fluorobenzyl)py...
化合物よくある質問

3-喹啉甲醛(2-チロール-8-エチル)は安全ですか?

3-喹啉甲醛(2-チロール-8-エチル)は一定の毒性を持つため、取扱には注意が必要です。使用する際は適切な防護具を着用し、密閉容器で保管・搬送し、直接的な接触を...

335196-05-92-Chloro-8-ethyl-3-q...
化合物よくある質問

エチル3-(ヒドロキシメチル)-1H-ピロール-2-カルボキシレートはどのように保存すればよいですか?

エチル3-(ヒドロキシメチル)-1H-ピロール-2-カルボキシレートは、室温(25℃)以下で保存し、直射日光を避け、乾燥した環境で保管することが推奨されます。ま...

75448-69-0Ethyl 3-(hydroxymeth...
化合物よくある質問

哌拉西林杂质Dは安全ですか?

哌拉西林杂质Dは安全性が確認されていません。使用または取り扱いには注意が必要で、適切な個人防護具を使用し、直接的な接触を避けることが推奨されます。

119410-05-88-Chloro-11-(4-piper...
免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。