Cationic and anionic cross-assisted synergistic photocatalytic removal of binary organic dye mixture using Ni-doped perovskite oxide

阳离子聚合 钙钛矿(结构) 有机染料 兴奋剂 光催化 化学 氧化物 无机化学 材料科学 化学工程 催化作用 有机化学 光电子学 工程类
作者
Sameena R. Mulani,Santosh Bimli,Ekta Choudhary,Rajendra Bunkar,Umesh A. Kshirsagar,Rupesh S. Devan
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier]
卷期号:340: 139890-139890 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.139890
摘要

Organic dyes present in industrial wastewater are the major contributor to water pollution, which harm human health and the environment. Photocatalytic dye degradation is an effective strategy for water remediation by converting these organic dyes waste into non-harmful by-products. Therefore, in this study, Ni-doped LaFeO3 (NLFO) perovskite nanoparticles were extensively explored for photocatalytic degradation of cationic and anionic dyes and their mixture. The NLFO nanoparticles were successfully synthesized by surfactant assisted hydrothermal method under controlled Ni doping. The X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM) revealed the variation in size (40-70 nm) of orthorhombic crystalline LFO nanoparticles with Ni doping and hence the size of microspheres (0.78. to 1.78 μm). The kinetic studies revealed that the LaFe0·6Ni0·4O3 performed well by providing degradation efficiency of 99.2% in 210 min, 99.1% in 100 min, and 98.4% in 70 min for Crystal Violet (CV), Congo Red (CR), and their mixture with rate constant of 0.019, 0.039, and 0.055 min-1 respectively. The radical scavenger tests indicated the synergetic contributions of O2- and •OH- active radicals in faster degradation of CV and CR dye mixture. The stepwise fragmentation of dye molecule during the photocatalytic degradation identified from the LCMS indicates the degradation of CV dye through de-alkylation and benzene ring breaking, whereas azo bond cleavage and oxidation lead to low molecular weight intermediates for CR dye, which all together helped to degrade their dye mixture (50 mg L-1 and 100 mg L-1) in significantly lesser time (70 min). Overall, the Ni-doped LFO microsphere consisting of nanoparticles acts as a superior catalyst for the more efficient and faster degradation of binary dye mixture.
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