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Novel furfural-complexed approach to synthesizing carbon-Doped ZnO with breakthrough photocatalytic efficacy
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-08-10 , DOI: 10.1016/j.jare.2024.08.014 Sajid Ali Ansari 1 , Nazish Parveen 2 , Abdullah Aljaafari 1 , Adil Alshoaibi 1 , Ghayah M Alsulaim 2 , Mir Waqas Alam 1 , Mohd Zahid Ansari 3
中文翻译：
具有突破性光催化功效的新型糠醛络合物合成碳掺杂 ZnO 的方法
氧化锌 （ZnO） 纳米颗粒用于环境净化的效率受到其对紫外线 （UV） 和快速电荷载流子复合的依赖的限制。有人提出碳掺杂来通过潜在地增强可见光吸收和电荷分离来应对这些挑战。
本研究旨在介绍一种新的碳掺杂 ZnO （C-Z） 纳米颗粒的一步合成方法，利用硝酸锌六水合物和糠醛在氮气气氛下的分解来提高可见光下的光催化活性。
合成了一系列 C-Z 变体 （C-Z-1 至 C-Z-5） 和未掺杂样品 （ZnO-0）。通过 X 射线光电子能谱 （XPS） 、X 射线衍射 （XRD） 和紫外-可见漫反射光谱 （DRS） 分析糠醛对合成过程和掺杂机理的影响。
XPS 证实了碳在 ZnO 基体中的整合，XRD 表明由于掺杂而增加了晶格尺寸。DRS 显示带隙变窄，表明电荷分离增强。在这些变体中，C-Z-3 的性能明显优于其他变体，与未掺杂的 ZnO 相比，罗丹明 B 的光催化降解速率增加了 12 倍。
开发的 C-Z 纳米颗粒单步合成方法代表了生态应用材料工程的重大进步。如 C-Z-3 所示，在可见光下增强的光催化活性强调了这些纳米颗粒在环境净化方面的潜力。
更新日期：2024-08-10
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-08-10 , DOI: 10.1016/j.jare.2024.08.014 Sajid Ali Ansari 1 , Nazish Parveen 2 , Abdullah Aljaafari 1 , Adil Alshoaibi 1 , Ghayah M Alsulaim 2 , Mir Waqas Alam 1 , Mohd Zahid Ansari 3
Affiliation
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Introduction
The efficiency of zinc oxide (ZnO) nanoparticles for environmental decontamination is limited by their reliance on ultraviolet (UV) light and rapid charge carrier recombination. Carbon doping has been proposed to address these challenges by potentially enhancing visible light absorption and charge separation.Objectives
This study aims to introduce a novel, single-step synthesis method for carbon-doped ZnO (C-Z) nanoparticles, leveraging the decomposition of zinc nitrate hexahydrate and furfural under a nitrogen atmosphere to improve photocatalytic activity under visible light.Methods
A series of C-Z variants (C-Z-1 to C-Z-5) and an undoped sample (ZnO-0) were synthesized. The influence of furfural on the synthesis process and doping mechanism was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), and UV–visible diffuse reflectance spectroscopy (DRS).Results
XPS confirmed the integration of carbon within the ZnO matrix, and XRD indicated increased lattice dimensions owing to doping. DRS revealed bandgap narrowing, suggesting enhanced charge separation. Among the variants, C-Z-3 significantly outperformed the others, showing a 12-fold increase in the photocatalytic degradation rate of Rhodamine B compared to undoped ZnO.Conclusion
The developed single-step synthesis method for C-Z nanoparticles represents a major advancement in materials engineering for ecological applications. The enhanced photocatalytic activity under visible light, as demonstrated by C-Z-3, underscores the potential of these nanoparticles for environmental decontamination.中文翻译：
具有突破性光催化功效的新型糠醛络合物合成碳掺杂 ZnO 的方法
介绍
氧化锌 （ZnO） 纳米颗粒用于环境净化的效率受到其对紫外线 （UV） 和快速电荷载流子复合的依赖的限制。有人提出碳掺杂来通过潜在地增强可见光吸收和电荷分离来应对这些挑战。
目标
本研究旨在介绍一种新的碳掺杂 ZnO （C-Z） 纳米颗粒的一步合成方法，利用硝酸锌六水合物和糠醛在氮气气氛下的分解来提高可见光下的光催化活性。
方法
合成了一系列 C-Z 变体 （C-Z-1 至 C-Z-5） 和未掺杂样品 （ZnO-0）。通过 X 射线光电子能谱 （XPS） 、X 射线衍射 （XRD） 和紫外-可见漫反射光谱 （DRS） 分析糠醛对合成过程和掺杂机理的影响。
结果
XPS 证实了碳在 ZnO 基体中的整合，XRD 表明由于掺杂而增加了晶格尺寸。DRS 显示带隙变窄，表明电荷分离增强。在这些变体中，C-Z-3 的性能明显优于其他变体，与未掺杂的 ZnO 相比，罗丹明 B 的光催化降解速率增加了 12 倍。
结论
开发的 C-Z 纳米颗粒单步合成方法代表了生态应用材料工程的重大进步。如 C-Z-3 所示，在可见光下增强的光催化活性强调了这些纳米颗粒在环境净化方面的潜力。
京公网安备 11010802027423号