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Sulfur vacancy-rich (α/β-CdS)/SiO2 photocatalysts for enhanced visible-light-driven photocatalytic degradation of rhodamine B
Environmental Pollution ( IF 7.6 ) Pub Date : 2024-01-27 , DOI: 10.1016/j.envpol.2024.123428
Wenxue Wang 1 , Xing Qin 2 , Xiaoyu Wang 3 , Kai Ma 3 , Zhaojun Wu 2 , Huayan Si 4 , Jianbin Zhang 1
Environmental Pollution ( IF 7.6 ) Pub Date : 2024-01-27 , DOI: 10.1016/j.envpol.2024.123428
Wenxue Wang 1 , Xing Qin 2 , Xiaoyu Wang 3 , Kai Ma 3 , Zhaojun Wu 2 , Huayan Si 4 , Jianbin Zhang 1
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The development of highly efficient photocatalysts for visible-light-driven degradation of organic pollution is of great interest for wastewater purification. In this work, a sulfur vacancy-rich (-CdS)/SiO (: hexagonal &: cubic) photocatalyst with a high catalytic activity was novelly synthesized on a nano-SiO carrier by the reaction of Cd with a CS storage material (CSSM) as sulfur source and crystalline modifiers. The dispersion of -CdS on the nano-SiO carrier significantly enhanced the visible-light-driven catalytic activity of (-CdS)/SiO photocatalyst, and 93.37 % rhodamine B (RhB) conversion was determined over 50 mg (-CdS)/SiO photocatalyst for 30 mL 400 mg/L RhB solution at light intensity of 150 mW/cm and 298.15 K. After five cycle tests, the (-CdS)/SiO photocatalyst still owned excellent visible-light-driven catalytic degradation stability (>90 %). The characterizations of morphology, functional groups, and photo-electrochemistry of (-CdS)/SiO photocatalyst demonstrated that nano-SiO as a carrier played meaningful role in dispersing -CdS and reducing agglomeration, thus increasing the active site of photocatalytic degradation reaction, and the presence of hetero-phase junctions and sulfur vacancies allows the rapid separation of photo-generated carriers and inhibits photo-generated electron-holes recombination. Meanwhile, the electron paramagnetic resonance (EPR) and free radical masking test have also proved that the main active species is ·O for the oxidation of RhB. Therefore, the work is providing a new reference to the visible-light-driven degradation of wastewater with high RhB concentration at room temperature.
中文翻译：
富硫空位 (α/β-CdS)/SiO2 光催化剂用于增强可见光驱动的罗丹明 B 光催化降解
开发用于可见光驱动的有机污染物降解的高效光催化剂对于废水净化具有重要意义。在这项工作中，通过Cd与CS存储材料（CSSM）的反应，在纳米SiO载体上新颖地合成了具有高催化活性的富硫空位（-CdS）/SiO（：六方和：立方）光催化剂作为硫源和结晶改性剂。 -CdS 在纳米 SiO 载体上的分散显着增强了 (-CdS)/SiO 光催化剂的可见光驱动催化活性，超过 50 mg (-CdS)/SiO 时，罗丹明 B (RhB) 转化率为 93.37%在光强度为150 mW/cm、298.15 K下对30 mL 400 mg/L RhB溶液进行光催化剂测试。经过五次循环测试，(-CdS)/SiO光催化剂仍然具有优异的可见光驱动催化降解稳定性（>90 % ）。 (-CdS)/SiO光催化剂的形貌、官能团和光电化学表征表明，纳米SiO作为载体在分散-CdS、减少团聚方面发挥了有意义的作用，从而增加了光催化降解反应的活性位点，并且异相结和硫空位的存在允许光生载流子快速分离并抑制光生电子空穴复合。同时，电子顺磁共振（EPR）和自由基掩蔽测试也证明RhB氧化的主要活性物种是·O。因此，该工作为可见光驱动的室温下高RhB浓度废水降解提供了新的参考。
更新日期：2024-01-27
中文翻译：
富硫空位 (α/β-CdS)/SiO2 光催化剂用于增强可见光驱动的罗丹明 B 光催化降解
开发用于可见光驱动的有机污染物降解的高效光催化剂对于废水净化具有重要意义。在这项工作中，通过Cd与CS存储材料（CSSM）的反应，在纳米SiO载体上新颖地合成了具有高催化活性的富硫空位（-CdS）/SiO（：六方和：立方）光催化剂作为硫源和结晶改性剂。 -CdS 在纳米 SiO 载体上的分散显着增强了 (-CdS)/SiO 光催化剂的可见光驱动催化活性，超过 50 mg (-CdS)/SiO 时，罗丹明 B (RhB) 转化率为 93.37%在光强度为150 mW/cm、298.15 K下对30 mL 400 mg/L RhB溶液进行光催化剂测试。经过五次循环测试，(-CdS)/SiO光催化剂仍然具有优异的可见光驱动催化降解稳定性（>90 % ）。 (-CdS)/SiO光催化剂的形貌、官能团和光电化学表征表明，纳米SiO作为载体在分散-CdS、减少团聚方面发挥了有意义的作用，从而增加了光催化降解反应的活性位点，并且异相结和硫空位的存在允许光生载流子快速分离并抑制光生电子空穴复合。同时，电子顺磁共振（EPR）和自由基掩蔽测试也证明RhB氧化的主要活性物种是·O。因此，该工作为可见光驱动的室温下高RhB浓度废水降解提供了新的参考。
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