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Liquid Gallium-Assisted Patterned Growth of β-Ga2O3 Nanowires on Metallic Foils for Photocatalytic Dye Degradation

材料科学 纳米线 金属间化合物 箔法 溅射 纳米技术 化学工程 光催化 金属 溅射沉积 催化作用 薄膜 冶金 复合材料 合金 化学 有机化学 工程类
作者
Youlin Xiong,Xining Zhang,Haolin Li,Jialiang Ding,Shuangfei Cai,Wei Zhang,Rong Yang
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (13): 11392-11401
标识
DOI:10.1021/acsanm.3c01441
摘要

Herein, we report a facile and effective strategy for patterned growth of one-dimensional (1D) β-Ga2O3 nanowires on metallic substrates, based on the alloying of liquid gallium as a precursor. To demonstrate this method, the specific patterns are painted using gallium on a metallic foil through screen printing, which produces an intermetallic phase by alloying. The subsequent thermal treatment involving the sputtering Au serves as a catalyst to induce the formation of β-Ga2O3 nanowires on the foil. Notably, the gallium in the intermetallic phase maintains the in situ growth of nanowires. Such a growth process depends on the Au sputtering and temperature, which well follows a classical vapor–liquid–solid mechanism. Interestingly, benefiting from the unique physiochemical attributes of liquid gallium, the convenient alloying facilitates the synthesis of the nanowires at a moderately low temperature. This synthetic approach is also universal for a series of metallic substrates including Ag, Cu, Ni, and Co foils, and the production can be scaled up easily. Furthermore, as a model catalyst, the β-Ga2O3 nanowires grown on Ag foil (β-Ga2O3/Ag) display good photocatalytic performance and easy recovery in the degradation of dyes. The work provides an avenue to prepare patterned β-Ga2O3 nanowires based on liquid gallium.
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