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Bi2WO6 Incorporation of g‐C3N4 to Enhance the Photocatalytic N2 Reduction Reaction and Antibiotic Pollutants Removal

光催化 X射线光电子能谱 异质结 催化作用 化学吸附 紫外光电子能谱 分析化学(期刊) 材料科学 解吸 吸附 化学 核化学 物理化学 物理 有机化学 光电子学 核磁共振
作者
Esakkinaveen Dhanaraman,Atul Verma,Pin‐Han Chen,Neng‐Di Chen,Siddiqui Yahhya,Yen‐Pei Fu
出处
期刊:Solar RRL [Wiley]
卷期号:8 (6)
标识
DOI:10.1002/solr.202300981
摘要

Synthesis of ammonia from photocatalytic N 2 reduction is challenging due to the fast recombination of electron–hole pairs and the low selectivity of N 2 on catalysts. This can be addressed by creating heterojunctions to separate the photogenerated carriers adequately. In this regard, BW/g‐C 3 N 4 is synthesized and the weight percentage of g‐C 3 N 4 is varied. The best photocatalytic activity for N 2 reduction reaction (N 2 RR) is achieved with a ratio of BW/gC 3 N 4 in 3.5:2 ratio, deemed to be the optimized heterojunction. N 2 ‐temperature programmed desorption analysis shows outstanding chemisorption of N 2 adsorbed on the BW/g‐C 3 N 4 surface compared to pristine g‐C 3 N 4 and BW. Additionally, forming a heterojunction enhances the charge transfer process and well‐separated electron–hole pairs, significantly boosting the water oxidation process on the catalytic surface. Photoelectrochemical analysis reveals that BW/g‐C 3 N 4 exhibits the shortest hole relaxation lifetime and higher current density than its pristine counterparts. The robust contact between g‐C 3 N 4 and BW reduces the work function of BW/g‐C 3 N 4 based on ultraviolet photoelectron spectroscopy data. Ammonia production with the optimized BW/gC 3 N 4 ‐3.5:2 is 5.3 and 2.1 times higher than pure g‐C 3 N 4 and Bi 2 WO 6 , respectively. Meanwhile, BW/g‐C 3 N 4 demonstrates excellent photocatalytic activity toward antibiotic pollutant degradation as well. After 150 min of visible light irradiation, the removal of 94% ciprofloxacin (CIP) is observed. Finally, a possible mechanism is proposed for photocatalytic N 2 RR and CIP degradation.
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