Synergistic effect of N-rGO supported Gd doped bismuth ferrite heterojunction on enhanced photocatalytic degradation of rhodamine B

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作者
Tarun Kumar Dixit,Sweta Sharma,A.S.K. Sinha
出处
期刊:Materials Science in Semiconductor Processing [Elsevier]
卷期号:123: 105538-105538 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.mssp.2020.105538
摘要

Abstract An active composite of nitrogen-doped graphene oxide (N-rGO) supported gadolinium doped bismuth ferrite (BGFO), (BGFO/N-rGO), was synthesized by a modified hydrothermal method. The composite was characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), fourier transform-infrared (FT-IR), diffused reflectance spectroscopy (DRS), scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), transmission electron spectroscopy (TEM), electrical impedance spectroscopy (EIS), photoluminescence (PL) and mott-schottky (M-S) analysis. Doping of Gd in pristine bismuth ferrite suppressed photoinduced electron-hole pair recombination. This resulted in a significant increase in the photocatalytic activity of BGFO (k = 7.89 gcat-1.h-1) in comparison to bare bismuth ferrite (k = 3.15 gcat-1.h-1) on the degradation of RhB. Further, incorporation of N-rGO with BGFO lead to the formation of a heterojunction that provided high surface area and a passage to transfer the electrons from BGFO to N-rGO. This further reduced the electron-hole pair recombination and improved the photocatalytic degradation of rhodamine B by 600% (k = 18.91 gcat-1.h-1) due to the availability of sufficient charge carriers at the surface of the catalyst. Superoxide ion (O2−•) was found most active radical among the various reactive species viz. hydroxyl ion (OH•), electron (e-), and hole (h+) as confirmed by trapping experiments. A proposed mechanism of the degradation process was elucidated by species trapping experiments.

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