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Cu2O/CuO Nanoparticle-Cotton Fiber Biocomposite Catalyst: Self-Improvement through Morphological Changes during Methyl Orange Degradation
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2024-12-16 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.4c02405 Matthew B. Hillyer, Jacobs H. Jordan, Nicholas E. Ernst, Sunghyun Nam, Michael W. Easson
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2024-12-16 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.4c02405 Matthew B. Hillyer, Jacobs H. Jordan, Nicholas E. Ernst, Sunghyun Nam, Michael W. Easson
In this study, the application of a novel polymer-supported Cu2O/CuO nanoparticle catalyst for the efficient degradation of an organic dye, in which the nanoparticle catalyst is incorporated within a natural plant fiber matrix, is presented. The use of plant fibers provides a renewable and environmentally friendly support material, and enhances the catalytic efficiency over consecutive degradation cycles. This innovative design promotes the efficient adsorption and degradation of dye. The nanoparticle biocomposite showed a remarkable capacity to degrade methyl orange in solution (50 ppm, 150 mL) in <3 h (pH 7.2) or <1.5 h (pH 9.1) using 150 mg catalyst material containing 1.7 wt % copper content. Over five catalytic reaction cycles, the content of Cu1+ relative to Cu2+ increased from 57.6 to 94.1%, average particle size decreased from 54.7 ± 58.5 to 28.7 ± 22.0 nm and the average circularity increased from 0.69 ± 0.25 to 0.75 ± 0.25, while maintaining high catalytic degradation efficiency (>99.6%). The experimental results demonstrate high degradation rates, showcasing the catalyst’s potential for sustainable industrial waste remediation applications.
中文翻译:
Cu2O/CuO 纳米颗粒-棉纤维生物复合催化剂:通过甲基橙降解过程中的形貌变化进行自我完善
在本研究中,介绍了一种新型聚合物负载的 Cu2O/CuO 纳米颗粒催化剂在有机染料有效降解中的应用,其中纳米颗粒催化剂掺入天然植物纤维基质中。植物纤维的使用提供了一种可再生且环保的支撑材料,并提高了连续降解循环的催化效率。这种创新设计促进了染料的高效吸附和降解。使用含 1.7 wt % 铜的 150 mg 催化剂材料,纳米颗粒生物复合材料在 <3 h (pH 7.2) 或 <1.5 h (pH 9.1) 中显示出显着降解溶液中甲基橙(50 ppm,150 mL)的能力。在五个催化反应循环中,Cu1+ 相对于 Cu2+ 的含量从 57.6 增加到 94.1%,平均粒径从 54.7 ± 58.5 减小到 28.7 ± 22.0 nm,平均圆度从 0.69 ± 0.25 增加到 0.75 ± 0.25,同时保持较高的催化降解效率 (>99.6%)。实验结果表明,该催化剂具有较高的降解率,展示了该催化剂在可持续工业废物修复应用中的潜力。
更新日期:2024-12-17
中文翻译:
Cu2O/CuO 纳米颗粒-棉纤维生物复合催化剂:通过甲基橙降解过程中的形貌变化进行自我完善
在本研究中,介绍了一种新型聚合物负载的 Cu2O/CuO 纳米颗粒催化剂在有机染料有效降解中的应用,其中纳米颗粒催化剂掺入天然植物纤维基质中。植物纤维的使用提供了一种可再生且环保的支撑材料,并提高了连续降解循环的催化效率。这种创新设计促进了染料的高效吸附和降解。使用含 1.7 wt % 铜的 150 mg 催化剂材料,纳米颗粒生物复合材料在 <3 h (pH 7.2) 或 <1.5 h (pH 9.1) 中显示出显着降解溶液中甲基橙(50 ppm,150 mL)的能力。在五个催化反应循环中,Cu1+ 相对于 Cu2+ 的含量从 57.6 增加到 94.1%,平均粒径从 54.7 ± 58.5 减小到 28.7 ± 22.0 nm,平均圆度从 0.69 ± 0.25 增加到 0.75 ± 0.25,同时保持较高的催化降解效率 (>99.6%)。实验结果表明,该催化剂具有较高的降解率,展示了该催化剂在可持续工业废物修复应用中的潜力。