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Construction of Z-scheme heterojunction based on BiOBr-nanoflakes embedded sulfonic-acid-functionalized g-C3N4 for enhanced photocatalytic removal of hazardous pollutants in aqueous media

光催化 异质结 光电流 石墨氮化碳 化学工程 X射线光电子能谱 材料科学 化学 光化学 催化作用 有机化学 光电子学 工程类
作者
Harikrishnan Venkatesvaran,Sridharan Balu,Bing‐Shiun Tsai,Thomas C.‐K. Yang
出处
期刊:Journal of The Taiwan Institute of Chemical Engineers [Elsevier BV]
卷期号:142: 104637-104637 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jtice.2022.104637
摘要

Environmental remediation and energy production via semiconductor photocatalysis has attracted great interest in the research field because of their enormous physicochemical properties and ease of modification through forming various heterojunctions. In this work, the nanoflakes-like bismuth oxybromide embedded sulfonic acid-functionalized graphitic carbon nitride (BiOBr-NFs/g-C3N4-SAF) were prepared by hydrothermal and wet-impregnation methods. The FT-IR, XPS, and TGA studies confirm the presence of surface sulfonic groups. Meanwhile, PL, EIS, M-S, and transient photocurrent analyses indicate the suppressed recombination rate, interfacial charge transfer, band-edge potentials, and photoexcitation phenomena. The surface modification and the heterojunction formation of BiOBr-NFs/g-C3N4-SAF enable adequate band-edge potentials for photooxidation and photoreduction reactions. Among the as-synthesized photocatalysts, the 20 wt.% BiOBr-NFs/g-C3N4-SAF resulted in 98.39% of Cr(VI) photoreduction and 99.88% of RhB photooxidation within 15 min and 30 min, respectively. The rate constant (k') for the photooxidation of RhB (0.6615 min–1) is about 11.7 and 11.4 folds than g-C3N4-SAF and BiOBr-NFs, respectively. Meanwhile, the k' for the photoreduction of Cr(VI) (0.6243 min–1) is around 30.1 and 15.8 folds than g-C3N4-SAF and BiOBr-NFs, respectively. This enhanced photocatalytic activity is ascribed to the strongly associated BiOBr-NFs/g-C3N4-SAF Z-scheme heterojunction interface, assuring effective photogenerated charge transport and high redox band-edge potentials and reduced recombination rates.
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