Tính chất quang xúc tác của các cấu trúc dị thể TiO2/ZnO

Lê Thị Ngọc Tú * , Phạm Thiết Trường , Tôn Ngữ Quỳnh Trang và Vũ Thị Hạnh Thu

* Tác giả liên hệ (ltntu@dthu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 04-03-2020
Ngày duyệt đăng: 29-06-2020
Ngày xuất bản: 29-06-2020
Title: Structural, morphological and photocatalytic properties of TiO2/ZnO heterostructures
DOI: 10.22144/ctu.jsi.2020.103
Lượt xem
307
Downloads
417
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Tú, L. T. N., Trường, P. T., Trang, T. N. Q., & Thu, V. T. H. (2020). Tính chất quang xúc tác của các cấu trúc dị thể TiO2/ZnO. Tạp chí Khoa học Đại học cần Thơ, 56(CĐ Tự nhiên), 148-156. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.103
Số báo
Tập. 56 Số. CĐ Tự nhiên (2020)
Chuyên mục
Tự nhiên

Abstract

In this paper, three kinds of heterostructure of TiO2/ZnO were fabricated by combining electrochemical, sputtering and/or hydrothermal methods. The crystal structure and morphology of ZnO/TiO2 were studied by the X-ray diffraction method (XRD), scanning electron microscopy method (SEM), atomic force microscopy method (AFM). The photocatalytic performance of the TiO2/ZnO heterostructures was examined by monitoring the degradation of methylene blue (MB) under ultraviolet (UV) or visible light irradiation. The results show that all the TiO2/ZnO heterostructures exhibited the  right crystal structure of ZnO and TiO2 phases. All the TiO2/ZnO heterostructures presented superior photocatalytic activities as compared to the TiO2 or
ZnO single material. In addition, amongst the three heterostructures, the TiO2-hydrothermal/ZnO rod obtained the highest reaction rate constant (0,065 min-1; 0,056 min-1), followed by TiO2/ZnO rod structure (0,054 min-1; 0,031 min-1), and double-layer TiO2/ZnO(0,05 min-1; 0,021 min-1) under UV light and visible light respectively, primarily due to the effects of enhanced charge separation and generation and the characteristics of the surface area of each heterostructure.
Keywords: Electrochemical, hydrothermal, photocatalytic, sputtering, TiO2, ZnO

Tóm tắt

Trong bài báo này, các cấu trúc dị thể TiO2/ZnO được chế tạo bằng cách kết hợp các phương pháp điện hóa, phún xạ và/hoặc thủy nhiệt. Cấu trúc tinh thể và hình thái của TiO2/ZnO được đánh giá bởi phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và ảnh hiển vi lực nguyên tử (AFM). Tính chất quang xúc tác được đánh giá thông qua độ mất màu của dung dịch xanh methylene (MB) dưới ánh sáng tia tử ngoại (UV) hoặc ánh sáng khả kiến. Kết quả thu được cho thấy, các cấu trúc dị thể TiO2/ZnO được chế tạo bằng việc phối hợp các phương pháp trên đều thể hiện cấu trúc pha tinh thể đặc trưng của vật liệu TiO2 và ZnO. Kết quả khảo sát tính chất quang xúc tác cho thấy hiệu quả phân hủy dung dịch MB của các cấu trúc dị thể được xếp theo thứ tự từ cao tới thấp lần lượt là TiO2-thủy nhiệt/ZnO rod, cấu trúc màng TiO2/ZnO rod cấu trúc màng hai lớp TiO2/ZnO chủ yếu do cơ chế phân tách và dịch chuyển điện tích và diện tích hiệu dụng bề mặt lớn.
Từ khóa: Điện hóa, phún xạ, quang xúc tác, TiO2, thủy nhiệt, ZnO

Article Details

Tài liệu tham khảo

Ayed, S., Belgacem, R. B., Zayani, J. O. andMatoussi, A., 2016. Structural and optical properties of ZnO/TiO2composites. Superlattices and Microstructures. 91: 118-128.

Halim, W., Moumen, A., Ouaskit, S. andErrien, N., 2016. Photocatalytic properties of TiO2/ZnO thin film. Molecular Crystals and Liquid Crystals627(1) :49-55.

Jain, P. K., Salim, M.andKaur, D., 2015. Structural and optical properties of pulsed laser deposited ZnO/TiO2and TiO2/ZnO thin films. Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 126(21): 3260-3262.

Khaki, M. R. D., Shafeeyan, M. S., Raman, A. A. A.andDaud, W. M. A. W., 2018. Evaluating the efficiency of nano-sized Cu doped TiO2/ZnO photocatalyst under visible light irradiation. Journal of Molecular Liquids. 258: 354-365.

Kwiatkowski, M., Chassagnon, R., Heintz, O., Geoffroy, N., Skompska, M.andBezverkhyy, I., 2017. Improvement of photocatalytic and photoelectrochemical activity of ZnO/TiO2core/shell system through additional calcination: Insight into the mechanism. Applied Catalysis B: Environmental. 204: 200-208.

Low, J., Dai, B., Tong, T., Jiang, C.and Yu, J., 2019. In Situ Irradiated X‐Ray Photoelectron Spectroscopy Investigation on a Direct Z‐Scheme TiO2/CdS Composite Film Photocatalyst. Advanced Materials. 31(6):1802981.

Naimi-Joubani, M., Shirzad-Siboni, M., Yang, J. K., Gholami, M.andFarzadkia, M., 2015. Photocatalytic reduction of hexavalent chromium with illuminated ZnO/TiO2composite. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 22: 317-323.

Patil, S. M., Dhodamani, A. G., Vanalakar, S. A., Deshmukh, S. P.andDelekar, S. D.,2018. Multi-applicative tetragonal TiO2/SnO2nanocomposites for photocatalysis and gas sensing. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 115: 127-136.

Siuleiman, S., Kaneva, N., Bojinova, A.et al., 2014. Photodegradation of Orange II by ZnO and TiO2powders and nanowire ZnO and ZnO/TiO2thin films. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 460: 408-413.

Tao, J., Luttrell, T. and Batzill, M., 2011. A two-dimensional phase of TiO2with a reduced bandgap. Nature Chemistry.3(4): 296-300.

Verma, N., Yadav, S., Marí, B., Mittal, A.andJindal, J., 2018. Synthesis and characterization of coupled ZnO/SnO2photocatalysts and their activity towards degradation of cibacron red dye. Transactions of the Indian Ceramic Society. 77(1): 1-7.

Wan, D., Zhang, P., Zhao, J., Hu, J.andShao, G., 2019. One-dimensional Z-scheme TiO2/WO3composite nanofibres for enhanced photocatalytic activity of hydrogen production. International Journal of Nanomanufacturing. 15(1-2): 227-238.