Manipulating spin-polarization of Co-doped ZnFe2O4 for photocatalytic TC degradation

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作者
Qijing Xie,Huimin Huang,Chengliang Zhang,Xiangyang Zheng,Haifeng Shi
出处
期刊:Journal of Physics D [IOP Publishing]
卷期号:57 (16): 165104-165104 被引量:5
标识
DOI:10.1088/1361-6463/ad2094
摘要

Abstract The rapid recombination of photogenerated electrons and holes was an enormous hindrance constraining the photocatalytic efficiency of photocatalysis, which could be effectively solved by inducing electron spin-polarization. Herein, a series of gradient ZnFe 2- x Co x O 4 (ZFCO- x ) magnetic compounds with spin-polarization properties were synthesized by doping Co cation into ZnFe 2 O 4 , as well as the diffraction of x-rays characterization confirmed the successful synthesis of the samples. In photodegradation experiments, ZFCO-0.8 manifested improved photocatalytic degradation efficiency in TC removal experiments with visible-light exposure and external magnetic field. Furthermore, the photodegradation experiments exhibited that the degradation efficiency of ZFCO- x could be raised through Co doping and the photocatalytic degradation efficiency was significantly improved under an external magnetic field. The sample exhibiting the most prominent enhancement was ZFCO- x with doping content of x = 0.8, which displayed 48% photocatalytic degradation performance enhancement with a magnetic field. Density functional theory was used to calculate the density of states (DOS) of materials. The calculated DOS indicated that ZFCO-0.8 exhibited the most intense spin-polarization consistent with the results of the experiment. This work is anticipated to deliver an operating method for manipulating spin-polarization in photocatalytic semiconductors to improve photocatalytic degradation efficiency.

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