@conference{
author = "Simović, Bojana and Branković, Goran and Dapčević, Aleksandra",
year = "2021",
abstract = "Cink-oksid je poznati fotokatalizator koji se uglavnom koristi za razgradnju
organskih zagađujućih suspstanci u vodi uz pomoć veštačke ili sunčeve svetlosti [1, 2]. S druge
strane, modifikovanje poluprovodnog fotokatalizatora drugim oksidima može poboljšati
fotokatalitičku aktivnost usled sinergijskog efekta pojedinačnih oksida u smislu povećanja
adsorpcije i širenja oblasti mogućih talasnih dužina za apsorpciju
svetlosti.
Da bi se odredio optimalan sadržaj CeO2 za najbolju fotokatalitičku aktivnost ZnO, vodeni
rastvor Zn(NO3)2 sa različitim sadržajem Ce(NO3)3 (0; 2,5; 5 i 10 mol.%) tretiran je
hidrotermalnim postupkom na 180 °C tokom 18 h u prisustvu NH3(aq). Dobijeni uzorci ispirani su
destilovanom vodom i etanolom, centrifugirani i sušeni na 105 °C tokom 3 h. Strukturna,
mikrostrukturna, optička i fotokatalitička svojstva dobijenih
prahova ispitana su rendgenskom difrakcijom praha (XRPD), skenirajućom
elektronskom mikroskopijom (FESEM), transmisionom elektronskom mikroskopijom (TEM) i
UV-Vis spektroskopijom. Fotokatalitička aktivnost dobijenih kompozita
ispitana je na tekstilnoj azo-boji reaktivno narandžasta 16 (RO16, od engl. Reactive Orange 16) i
upoređena je sa jednofaznim ZnO.
XRPD rezultati su pokazali da je jednofazni ZnO (heksagonalna struktura vircita, prostorna
grupa P63mc) dobijen u sintezi bez Ce(NO3)3. Ako je sadržaj Ce(NO3)3 bio 2,5; 5 ili 10 mol.%,
dobijeni uzorci sadržali su smešu ZnO i CeO2 (struktura fluorita, prostorna grupa Fm m).
Izračunati fazni sastavi proizvoda dobro odgovaraju polaznim sastavima, čime je potvrđeno
nastajanje kompozita CeO2/ZnO sa različitim molarnim odnosima. Kako se sadržaj CeO2
povećavao primećeno je blago smanjenje zapremine jedinične ćelije ZnO, sa 47,950(4) Å3
za
jednofazni ZnO na 47,726(4) Å3
za 10% CeO2/ZnO, zbog blagog smanjenja parametara jedinične
ćelije: a od 3,2566(1) do 3,2519(1) Å i c od 5,2206(4) do 5,2114(4) Å, redom. Krajnji fazni sastav,
kao i nenarušena vircitna struktura ZnO ukazali su da je CeO2 raspoređen po površini ZnO, što su
potvrdili FESEM i TEM. Mikroskopski rezultati su pokazali da je veličina sfernih kristalita CeO2
bila 5 ± 1 nm, dok je ZnO imao bimodalnu raspodelu veličine kristalita od 5 nm do 4 µm. Stoga
morfologija ZnO praha varira od izduženih nanozrna do
mikroštapića koji dalje grade 3-D morfologiju nalik mašnama. Kompozit 5%CeO2/ZnO je pokazao
najbolju fotokatalitičku aktivnost razgradivši RO16 za 180 minuta.
Nanokompoziti CeO2/ZnO sa 2,5 i 10 mol.% CeO2 pokazali su sličnu fotoaktivnost kao
nemodifikovani ZnO. Može se zaključiti da optimalan sadržaj CeO2 iznosi 5 mol.%.
[1] B. Simović, A. Golubović, I. Veljković, D. Poleti, J. Zdravković, D. Mijin,
A. Bjelajac, Journal of the Serbian Chemical Society, 79 (2014) 1433–1443.
[2] B. Simović, D. Poleti, A. Golubović, A. Matković, M. Šćepanović, B. Babić,
G. Branković, Processing and Application of Ceramics, 11 (2017) 27–38., Zinc oxide is a well-known photocatalyst mainly used to degrade organic water pollutants
using artificial or sunlight [1, 2]. On the other hand, the modification of
semiconductor photocatalysts by other oxides can improve their photocatalytic activity regarding
synergistic effect of single oxides in the sense of increasing the adsorption and broadening region
of possible wavelengths for light absorption.
In order to find the optimal CeO2 content for the best photocatalytic activity of ZnO, the
aqueous solution of Zn(NO3)2 with different Ce(NO3)3 content (0, 2.5, 5 and 10 mole%) was
hydrothermally treated at 180 °C for 18 h in the presence of NH3(aq). The obtained samples were
rinsed out with distilled water and ethanol, centrifuged and dried at 105 °C for 3h. The structural,
microstructural, optical and photocatalytic properties of resulting powders have been investigated
by the XRPD, FESEM, TEM and UV-vis techniques. The photocatalytic activity of obtained
composites was tested on the Reactive Orange 16 (RO16) textile azo dye and compared to the
single-phase ZnO.
Based on XRPD results, the single-phase ZnO (hexagonal wurtzite structure, space group
P63mc) was obtained without addition of Ce(NO3)3. If Ce(NO3)3 content was
2.5, 5 or 10 mole.%, the obtained samples consisted of ZnO and CeO2
(fluorite structure, space group Fm m) mixed phases. The calculated final phase
compositions corresponded well with starting compositions, which confirmed the
formation of CeO2/ZnO composites with different molar ratios. As CeO2 content
increased, the slight decrease in ZnO unit cell volume, from 47.950(4) Å3
for
single-phase ZnO to 47.726(4) Å3
for 10% CeO2/ZnO, was noticed due to negligible decrease in
unit cell parameters: a from 3.2566(1) to 3.2519(1) Å and c from 5.2206(4) to 5.2114(4) Å,
respectively. The final phase compositions as well as preserved ZnO wurzite structure indicated
that CeO2 was distributed onto ZnO surface, which was
confirmed by FESEM and TEM. The microscopic results showed that the size of
spherical CeO2 crystallites was 5 ± 1 nm, while ZnO had a bimodal distribution of the crystallite
size from 5 nm to 4 µm. Hence the morphology of ZnO varies from elongated nanograins to
microrods that further build a 3-D tie-like morphology. The 5% CeO2/ZnO composite
demonstrated the best photocatalytic activity by degrading RO16 for
180 minutes. CeO2/ZnO composites with 2.5 and 10 mole.% CeO2 showed similar
photoactivity as unmodified ZnO. It could be concluded that the optimal CeO2 content is 5
mole.%.
[1] B. Simović, A. Golubović, I. Veljković, D. Poleti, J. Zdravković, D. Mijin,
A. Bjelajac, Journal of the Serbian Chemical Society, 79 (2014) 1433–1443.
[2] B. Simović, D. Poleti, A. Golubović, A. Matković, M. Šćepanović, B. Babić,
G. Branković, Processing and Application of Ceramics, 11 (2017) 27–38.",
publisher = "Српско кристалографско друштво, Београд, Србија, Serbian Crystallographic Society, Belgrade, Serbia",
journal = "27th Conference of Serbian Crystallographic Society, Kragujevac, Serbia",
title = "FOTOKATALITIČKA RAZGRADNJA BOJE RO16 POMOĆU HIDROTERMALNO SINTETISANIH KOMPOZITA CeO2/ZnO, PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF RO16 DYE USING HYDROTHERMALLY SYNTHESIZED CeO2/ZnO COMPOSITES",
pages = "72",
url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_rimsi_1993"
}
