Z‐scheme CeO2‐TiO2@CNT Heterojunction for Efficient Photoredox Removal of Mix Pollutants (CPF, MB, MO, and RhB)

光电流 光催化 异质结 材料科学 载流子 热液循环 污染物 带隙 化学工程 纳米技术 光化学 催化作用 化学 光电子学 有机化学 工程类
作者
Deepak Kumar,Ashish Ranjan Sharma,Yogendra Kumar Mishra,Sanjeev K. Sharma
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202408850
摘要

Abstract Z‐scheme CeO 2 ‐TiO 2 @CNT (CTC) heterojunction is fabricated using hydrothermal method and evaluated for removing mixed pollutants (MIX‐P) from ciprofloxacin (CPF) and textile contaminations. CTC demonstrated ≈99% removal efficiency against MIX‐P under solar irradiation of ≈10 5 lumens. High removal efficiency of CTC is attributed to reduced bandgap ( E g ), 2.65 eV, and high specific surface area (68.193 m 2 g −1 ). Lower E g extends light absorption that generates more charge carriers and reactive species, RS ( • O 2 − , h + , • OH), to facilitate the photocatalytic removal process. These RS are confirmed through trapping experiments using IPA, N 2 , and KI. Binding energies of 282.5, 283.7, and 285 eV, corresponding to Ti─C, Ti─O─C, and Ce─C bondings, indicated coupling of TiO 2 , CeO 2 , and CNT within the CTC structure. Ionic and pH tests confirmed lower photocatalytic efficiency of CTC in an alkaline environment. Photocurrent density and EIS measurements provide insights into the charge carrier dynamics, while HPLC‐MS analysis offered information on degradation pathway and identification of intermediates in the removal process. DFT studies confirmed the adjustments in electronic states, structural modifications, and band alignments in agreement with experimental results. This study highlights the potential of CTC as highly effective catalyst for sustainable removal of mixed pollutants from wastewater.

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