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Strongly Coupled g‐C3N4 Nanosheets‐Co3O4 Quantum Dots as 2D/0D Heterostructure Composite for Peroxymonosulfate Activation
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2018-07-03 , DOI: 10.1002/smll.201801353 Huihui Gao 1, 2 , Hongcen Yang 1, 3 , Jinzhang Xu 2 , Shouwei Zhang 1, 2 , Jiaxing Li 3
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2018-07-03 , DOI: 10.1002/smll.201801353 Huihui Gao 1, 2 , Hongcen Yang 1, 3 , Jinzhang Xu 2 , Shouwei Zhang 1, 2 , Jiaxing Li 3
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The development of effective approaches for the preparation of 0D quantum dots (QDs)/2D nanosheets (NSs) heterostructures, which have been proven to be favorable for heterogeneous catalysis, is highly desirable but remains a great challenge. Herein, 0D metal oxide nanocrystals–2D ultrathin g‐C3N4 nanosheets (Co3O4/CNNS) heterostructures are synthesized via a facile chemical reaction, followed by annealing in air. Ultrafine Co3O4 QDs (≈2.2–3.2 nm) are uniformly and tightly attached on the surface of g‐C3N4 nanosheets. Detailed characterization reveals that the specially designed unique 0D/2D structure is critical to the high photocatalytic performance for the degradation of tetracycline (TC) via peroxymonosulfate (PMS) activation. The optimal catalyst, namely, Co3O4/CNNS‐1100, exhibits excellent performance and ≈98.7% TC can be degraded under visible light irradiation. Moreover, TC degradation is almost completely insusceptible to several real water samples. Meanwhile, other dye pollutants can also be efficiently degraded by the Co3O4/CNNS‐1100/PMS/vis system. The quenching tests display that that the h+, ∙OH, O2∙−, and SO4∙− are responsible for TC removal. The improved photocatalytic performance can be attributed to the synergistic effect of the photocatalytic‐ and chemical‐processes in the PMS activation. This work gives an insight into the development of multifunctional 0D/2D nanocomposites for further potential applications which are not limited to environmental purification.
中文翻译：
强耦合 g-C3N4 纳米片-Co3O4 量子点作为 2D/0D 异质结构复合材料用于过一硫酸盐活化
开发有效的方法来制备 0D 量子点 (QD)/2D 纳米片 (NS) 异质结构已被证明有利于多相催化，这是非常可取的，但仍然是一个巨大的挑战。在此，通过简单的化学反应合成了0D金属氧化物纳米晶体-2D超薄g-C 3 N 4纳米片（Co 3 O 4 /CNNS）异质结构，然后在空气中退火。超细Co 3 O 4量子点（约2.2-3.2 nm）均匀且紧密地附着在g-C 3 N 4纳米片的表面上。详细表征表明，专门设计的独特 0D/2D 结构对于通过过一硫酸盐 (PMS) 活化降解四环素 (TC) 的高光催化性能至关重要。最佳催化剂Co 3 O 4 /CNNS-1100表现出优异的性能，在可见光照射下可降解约98.7%的TC。此外，TC 降解几乎完全不受几种真实水样的影响。同时，Co 3 O 4 /CNNS-1100/PMS/vis系统也可以有效降解其他染料污染物。淬灭测试表明，h + 、∙OH、O 2 ∙−和 SO 4 ∙−负责去除 TC。光催化性能的提高可归因于 PMS 活化中光催化和化学过程的协同效应。这项工作深入了解了多功能 0D/2D 纳米复合材料的开发，其潜在应用不仅限于环境净化。
更新日期：2018-07-03
中文翻译：
强耦合 g-C3N4 纳米片-Co3O4 量子点作为 2D/0D 异质结构复合材料用于过一硫酸盐活化
开发有效的方法来制备 0D 量子点 (QD)/2D 纳米片 (NS) 异质结构已被证明有利于多相催化，这是非常可取的，但仍然是一个巨大的挑战。在此，通过简单的化学反应合成了0D金属氧化物纳米晶体-2D超薄g-C 3 N 4纳米片（Co 3 O 4 /CNNS）异质结构，然后在空气中退火。超细Co 3 O 4量子点（约2.2-3.2 nm）均匀且紧密地附着在g-C 3 N 4纳米片的表面上。详细表征表明，专门设计的独特 0D/2D 结构对于通过过一硫酸盐 (PMS) 活化降解四环素 (TC) 的高光催化性能至关重要。最佳催化剂Co 3 O 4 /CNNS-1100表现出优异的性能，在可见光照射下可降解约98.7%的TC。此外，TC 降解几乎完全不受几种真实水样的影响。同时，Co 3 O 4 /CNNS-1100/PMS/vis系统也可以有效降解其他染料污染物。淬灭测试表明，h + 、∙OH、O 2 ∙−和 SO 4 ∙−负责去除 TC。光催化性能的提高可归因于 PMS 活化中光催化和化学过程的协同效应。这项工作深入了解了多功能 0D/2D 纳米复合材料的开发，其潜在应用不仅限于环境净化。
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