Visible LED active photocatalyst based on cerium doped titania for Rhodamine B degradation: Radical's contribution, stability and response surface methodology optimization

材料科学 罗丹明B 降级(电信) 兴奋剂 光催化 光化学 响应面法 化学工程 光电子学 催化作用 有机化学 冶金 色谱法 化学 计算机科学 电信 工程类
作者
Alonso Reynoso de la Garza,Hichem Zeghioud,Adriana Benítez-Rico,Araceli Romero-Núñez,Hayet Djelal,Tomás Eduardo Chávez-Miyauchi,José Ángel Guillén-Cervantes
出处
期刊:Materials Science in Semiconductor Processing [Elsevier BV]
卷期号:176: 108349-108349
标识
DOI:10.1016/j.mssp.2024.108349
摘要

In this study, cerium modified TiO2 catalyst was prepared and the performance on the photocatalytic degradation of Rhodamine B (RhB) in aqueous solution was evaluated. For the band gap engineering, three different percentages of Ce-doped TiO2 (3, 5 and 7 % mol) were synthesized using the simple, efficient, and low-cost sol-gel method. Structural, morphological, and optical analysis, performed by XRD-Rietveld, HRTEM, EDX, XPS and UV–Vis DRS techniques, indicate the formation of nanostructured Ce-doped TiO2 system with anatase phase and band gap in the visible range. Then, Ce-doping percentage, dose of photocatalyst and initial concentration of RhB effects on the removal efficiency were evaluated. The high removal efficiency of 70 % within 150 min was recorded under the condition of: 7 % Ce-doped TiO2 sample, 1.33 g L−1 of dose, and a concentration of RhB of 5 mg L−1. Additionally, a response surface methodology (RSM) was developed for stablish optimal degradation parameters when varying relevant factors for water treatment of real effluents: pH, NaCl, and Cu concentrations. The resulting model shows that the pH is the variable with the highest effect on the photodegradation. Finally, a scavenger study revealed that OH• radicals play a key role in the reaction; and, albeit TOC analysis reveals only 8.55 % of mineralization yield. Cycling study shows that the photocatalyst kept active after 3 cycles of reutilization. The present paper further examinates the parameters affecting Visible LED driven degradation of organic dye in water using Ce-doped TiO2 system and represents an advance in the comprehension of dye degradation with low use of energy.

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