Enhanced solar light-induced performance of a step-scheme heterojunction nanostructure (C3N4/ZrO2) for mixed dye degradation and methanol oxidation

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作者
S.V. Prabhakar Vattikuti,P. Reddy Prasad,Ahmed Muteb Aljuwayid,P. Rosaiah,Hemanth P.K. Sudhani,Jaesool Shim
出处
期刊:Materials Science in Semiconductor Processing [Elsevier BV]
卷期号:177: 108342-108342 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.mssp.2024.108342
摘要

This study focuses on the high demand for innovative nanostructured materials with boosted photocatalytic performance for the degradation of organic pollutants and oxidation of organic compounds. A nanostructure consisting of graphitic carbon nitride (C3N4) and zirconium oxide (ZrO2) denoted as C3N4/ZrO was synthesized via direct thermal pyrolysis. A comprehensive array of characterization techniques (XRD, FESEM, HRTEM and UV-DRs analysis) was utilized for a detailed analysis of the prepared photocatalysts. The photoactivity of the C3N4/ZrO nanostructure was explored by the photocatalytic degradation of a mixture of dyes (Rh B + CV), and methanol oxidation reaction and compared with those of pristine C3N4 and ZrO2. The photoactivity of C3N4/ZrO for degrading the mixed dye under simulated solar light was 97% higher than those of pristine C3N4 (88%) and ZrO2 (31%). The C3N4/ZrO nanostructure, functioning as a step-scheme heterojunction, demonstrated superior photocatalytic performance due to enhanced charge transport facilitated by robust interfacial contact between C3N4 and ZrO2. This enhanced photodegradation efficiency, reaching 97%, establishes a foundation for the development of heterojunction catalysts with exceptional photocatalytic activities. Furthermore, the methanol oxidation activity of the C3N4/ZrO nanostructure was exceptionally high, yielding a 138.25 mA/cm2 current density at a 2 M methanol. The proposed material has a high application potential for mitigating pollution and energy issues.
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