Photocatalytic reduction of Cr(VI) by AgIn5S8/ZnIn2S4 heterojunction under visible light: Experimental and density functional theory study

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作者
Meng Wu,Xu Ni,Bo Chen,Jianhua Yang,Liguo Shen,Qingqing Li,Mingyang Li,Wenbao Liu,Jianjun Lian,Ruyi Wang
出处
期刊:Journal of environmental chemical engineering [Elsevier]
卷期号:12 (3): 112880-112880 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.jece.2024.112880
摘要

Ternary metal sulfides have excellent light absorption properties, but their high recombination rate of photo generated carriers limits their practical application. To address this problem, this work constructed a novel nanoflower−like AgIn5S8/ZnIn2S4 heterojunction and explored its removal performance for Cr(VI) in water. AgIn5S8 was prepared by the solvothermal method, whereas ZnIn2S4 and AgIn5S8/ZnIn2S4 heterojunction was synthesized via the hydrothermal method. The morphological characteristics of AgIn5S8/ZnIn2S4 heterojunction showed that the AgIn5S8 particles uniformly distributed on the surface of ZnIn2S4 with a flower like structure. The obtained 10% AgIn5S8/ZnIn2S4 exhibited a higher specific surface area (75.07 m2/g) than AgIn5S8 (20.91 m2/g) and ZnIn2S4 (58.30 m2/g), with the maximum Cr(VI) removal efficiency of 88.5% at an initial concentration of 20 mg/L. The photocatalytic reduction of Cr(VI) by AgIn5S8/ZnIn2S4 conformed to the pseudo-first-order kinetic model. The superoxide radicals (·O2−) and photogenerated electrons (e−) were identified as the major active substances for Cr(VI) photoreduction according to the electron paramagnetic resonance (EPR) and free radical trapping experiments. The Mott−Schottky analysis demonstrated that the band structures of AgIn5S8 and ZnIn2S4 were compatible. Density functional theory (DFT) calculations showed that AgIn5S8/ZnIn2S4 heterojunction enhanced the separation efficiency of photogenerated carriers through an internal electric field (IEF). These results demonstrate that type–II AgIn5S8/ZnIn2S4 heterojunctions have the potential for effective removal of Cr(VI) in wastewater under visible light irradiation.
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