JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

פיתוח צומת הטרו-צומת מגביר את הפעילויות הפוטו-קטליטיות של סינתזת בעירה של תמיסה, שהיא תהליך חסכוני בזמן/אנרגיה. טכניקות אפיון אנליטיות מתקדמות שימשו בפרוטוקול זה כדי להעריך את מאפייני החומרים, וננו-קומפוזיטים הדגימו פירוק צבע חומצי כתום-8 משופר.

Abstract

יש ביקוש עולמי משמעותי לשיפורים בטכניקות הסינתזה ובמאפיינים האופטימליים שלהן, במיוחד עבור יישומים בקנה מידה תעשייתי. סינתזת בעירה בתמיסה מבוססת סול-ג'ל (SG-SCS) היא שיטה פשוטה לייצור חומרים נקבוביים מסודרים. בהקשר זה, תיאוריית החומצות והבסיסים הקשים והרכים של פירסון מסייעת בבחירת תגובתיות מארח-דופנט ליצירת הטרו-צומת תקין.

היווצרות צומת הטרו-צומת משנה גם את התכונות החיוניות של החומרים, ומשפרת את הפוטו-קטליזה באמצעות העברת מטען או פעילויות סינרגטיות. טמפרטורת הסתיידות של 500 מעלות צלזיוס היא אידיאלית לתהליך זה בהתבסס על תוצאות הערכת היציבות באמצעות ניתוח יחס תרמוגרבימטריה דיפרנציאלי (DTG).

הממדים הננומטריים של הננו-חלקיקים (NPs) והננו-קומפוזיטים (NCs) שנוצרו אומתו באמצעות עקיפה של קרני רנטגן ומיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה (HRTEM). יתר על כן, מיקרוגרפי מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק וניתוחי BET אישרו את אופי הנקבוביות של החומרים. HRTEM, ספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית של קרני רנטגן וחקירות רנטגן מפזרות אנרגיה קבעו את הרכב החומרים. המחקר מצא כי NCs פירקו את צבע הכתום החומצי 8 (AO8) בצורה יעילה יותר מאשר ZnO חשוף.

Introduction

הגנת הסביבה הפכה לדאגה מרכזית עם העלייה המהירה בחברות ברחבי העולם. כתוצאה מכך, ננו-חומרים מבוססי ננוטכנולוגיה (NMs) והסינתזה שלהם משכו את תשומת הלב של החוקרים על פני חומרים בתפזורת בעולם המדעי המודרני1. מספר גישות פיזיקוכימיות הותאמו לטיפול במזהמים אורגניים ואי-אורגניים 2,3. בהקשר זה, בשל פשטותה ויכולתה להמיס רעלים מבלי ליצור זיהום משני, פוטוקטליזה הטרוגנית נחשבת לטכניקת תיקון אדפטיבית4. מחקרים תכננו הטרו-צומת או סימום בין מוליכים למחצה מתאימים, המסייעים להפחית את הרקומבינציה של חור האלקטרונים, שטח הפנים והנפח של המרכיב. מצב זה הגדיל לאחר מכן את הפירוק הפוטו-קטליטי של צבעים 5,6,7. עבודות אחרונות דיווחו גם על תפקיד סינרגטי ושיפור העברת מטען באמצעות הטרו-צמתים/היברידיים 8,9, ותחמוצות מתכת מוליכים למחצה מדגימות תכונות פיזיקליות וכימיות ייחודיות ליישומים רב תכליתיים10. כתוצאה מכך, TiO2 ו-NPs תחמוצת אבץ (ZnO NPs) זכו לתשומת לב משמעותית11,12 בקרב חוקרים.

בהשוואה לחומרים בודדים, היווצרות צומת הטרו-צומת הפכה לאחת ההעדפות הייחודיות להגדלת שטח הפנים ויחס הנפח של חומרים ושיפור הביצועים הפוטו-קטליטיים והאנטיבקטריאליים של החומר. יתר על כן, ההשפעה הסינרגטית של הטרו-צמתים בינאריים משפרת את ההפרדה של זוגות אלקטרונים/חורים שנוצרו בפוטו בהשוואה להטרו-צמתים בינאריים13,14. מחקרים הראו כי צומת הטרו-צומת בין Mn2O3 ל-ZnO NPs15 משפר את היציבות ואת יכולת הספיחה של המצע ומפחית את התנגדות העברת המטען ב-NPs מסונתזים. יתר על כן, מספר מחקרים השתמשו בתגובתיות מארח-דופנט המבוססת על תיאוריית החומצות והבסיסים הקשים והרכים (HSAB) של פירסון כדי לבחון היווצרות הטרו-צומת או דופנט. נמצא כי חומצות לואיס קשות (כגון Mn(III)) אינן יכולות להתפזר לתוך קו הגבול של סריג המארח Zn (II) בנוכחות ממס בסיס קשה כמו מים16,17. הם נספגים על פני המארח ומתחמצנים ליצירת הכלאה עם הסתיידות.

בשל הפוטנציאל שלה, המיקוד העולמי הנוכחי ליישומים הניתנים להרחבה תעשייתית של סינתזת חומרים הוא בשיפור הגישה והתפיסות הקריטיות שלה13. סינתזת בעירה בתמיסה (SCS) היא שיטה פשוטה וחסכונית בזמן/אנרגיה ליצירת חומרים נקבוביים מסודרים באופן קבוע18, הממלאים תפקיד משמעותי בתופעת הובלת יונים/מסה19. SCS מורכב מהתפלגות דופנט-מארח הגונה או הטרו-צומת המבוססת על תיאוריית החומצות והבסיסים הקשים והרכים (HSAB) של פירסון. הסימום/הטרו-צומת יכול לכוונן את התכונות האופטיות, המגנטיות והחשמליות של החומרים, ובהמשך להגביר את יישום החומרים באמצעות העברת מטען יעילה ו/או תפקידים סינרגטיים20. ה-SCS בסיוע סוכן מכוון ארכיטקטורה (ADA) יכול גם לייצר מסגרות ננו-גבישים קולואידיות מסודרות (CNFs) המשמשות להובלת מסה/יונים במכשירים המירי אנרגיה21,22.

מחקר זה ייצר חומר פעילי שטח וחומר קומפלקס פולי-ויניל אלכוהול (PVA) לסינתזה של ZnO NPs וננו-קומפוזיטים בינאריים מבוססי ZnO (NCs) באמצעות גישת SG-SCS ידידותית לסביבה. הצומת ההטרו-צומת בין התחמוצות, הממלא תפקיד חיוני בהעברת המטען, הוערך על סמך תיאוריית HSAB. נעשה שימוש בטכניקות אפיון כדי להבין את התכונות המבניות, האופטיות והמורפולוגיות של החומרים. יעילות הפירוק של החומר נבדקה על צבעי AO8 יציבים ורעילים כאחד.

Protocol

1. סינתזה של ננו-חומרים

  1. סינתזה ננו-מרוכבת ZnO-Mn2O3
    1. לסנתז ננו-קומפוזיטים באמצעות אלכוהול פולי-ויניל כחומר פעילי שטח וגישת SG-SCS בסיוע חומר מורכב. להמחשה גרפית של גישת SG-SCS, ראה איור משלים S1.
    2. ממיסים 1.5 גרם פולימר PVA ב-100 מ"ל מים מזוקקים תוך ערבוב מתמשך על מערבל מגנטי למשך כ-15 דקות ב-115 מעלות צלזיוס23.
    3. יוצקים את תמיסות מבשר המלח, אבץ חנקתי הקסהידרט בריכוז של 90% v/v, ומנגן גופרתי בריכוז של 10% v/v לתוך תמיסת ה-PVA המומסת לעיל תוך ערבוב מתמשך למשך כ-10 דקות ומורידים את הטמפרטורה ל-70 מעלות צלזיוס.
      הערה: מבשרי מלח עורבבו בו זמנית כדי לאזן את תגובתיות המבשר הננו-מרוכב כדי לעקוב אחר גישת סימום הגרעין16,24. הטמפרטורה הופחתה ל-70 מעלות צלזיוס כדי לשלוט בצמיחה והצבירה המואצת של הננו-חלקיקים, בהתאם למודל לה מאר25,26.
    4. יישן את הסול המפותח של המתכת הידרוקסיד (חלקיקים קולואידים) על ידי שמירתו באזור סגור וחשוך למשך יומיים. לאחר מכן, ייבשו את התמיסה על ידי חימום ב-110 מעלות צלזיוס (באוויר) ליצירת ג'ל.
      הערה: פולימר ה-PVA פועל כארכיטקטורה, מכוון תבניות וחומרים מורכבים, המסייעים בפיזור הומוגני של קטיוני מתכת, מתחילים את תהליך הבעירה ומונעים תכונות צבירה/צבירה.
    5. חשף את הג'ל לבעירה באוויר על ידי חימום התנור לטמפרטורת הצתה של ~150-250 מעלות צלזיוס (טמפרטורה משוערת נבדקת באמצעות מדחום פשוט). טמפרטורת ההצתה היא הטמפרטורה המינימלית הנדרשת להתחלת הבעירה. במהלך הבעירה, השתמש במנדפים כדי לאסוף את כל תוצרי הלוואי של הגזים הרעילים המשפיעים על בריאות האדם.
      הערה: תהליך הבעירה הופעל על ידי יצירת קומפלקסים בין פולימר PVA למבשרי חנקה, המשמשים כדלק כדי להקל על תהליך הבעירה.
    6. סידן החומרים הבעורים למשך 3 שעות ב-500 מעלות צלזיוס בתנור מופל, מותאם באמצעות הטכניקה האנליטית של תרמוגרבימטריה דיפרנציאלית (DTG). DTG מפרק את הזיהומים הלא שרופים ומשפר את הגבישיות של החומרים27.
  2. סינתזה חשופה של ZnO ו- Mn2O3 NPs
    1. לסנתז תחמוצות מתכת חשופות בגישת סול-ג'ל. סנתז ZnO חשוף ו-Mn2O3 ללא PVA באמצעות כל השלבים שהוזכרו קודם לכן, שלבים 1.1.1.-1.1.6., למעט שלב 1.1.2. בשל היעדר מתחמי מתכת חנקתי ופולימר PVA, לא מתרחש תהליך התפשטות עצמית בשלב הייבוש הסופי.

2. אפיון NP

  1. קבע את יחס התרמוגרבימטריה, במיוחד התרמוגרבימטרי/תרמי הדיפרנציאלי (ניתוח DT/DTA), באטמוספירה של חנקן בקצב זרימה של 20.0 מ"ל/דקה וזמן רמפה של 50 מעלות צלזיוס/דקה כדי לחקור את היציבות התרמית והתנהגות ההשפלה של ה-NPs וה-NCs.
  2. בצע את ספקטרוסקופיית האינפרא אדום של טרנספורמציה פורייה (FTIR) באמצעות כדורי KBr בטווח של 400-4000 ס"מ-1 כדי לחקור את התנהגות הקבוצה הפונקציונלית של פני השטח של NPs ו-NCs.
  3. בצע עקיפה של קרני רנטגן (XRD) כדי לחקור את המבנה הקריסטלוגרפי של PVA, NPs ו-NCs.
  4. השתמש בברונאואר-אמט-טלר (BET; N2 איזותרמיות ספיחה-ספיגה) לחישוב שטח הפנים הספציפי של הדגימות בטווח הלחץ היחסי (P/Po) של 0.05-0.35. קבע את התפלגות גודל הנקבוביות של הדגימות בשיטת בארט-ג'וינר-הלנדה (BJH). לבסוף, מדוד את ספיגת ה-N2 של כל ה-NPs וה-NCs ב-196.15 מעלות צלזיוס.
  5. השתמש במיקרוסקופ אלקטרונים סורק עם ספקטרוסקופיה של קרני רנטגן מפזרת אנרגיה (SEM-EDX) ומיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה (HRTEM) כדי לחקור את המורפולוגיה ולבצע מחקרי קומפוזיציה של NPs ו-NCs.
  6. בצע ניתוח ספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית של קרני רנטגן (XPS) במערכת המשולבת עם עדשת טבילה מגנטית המוגנת בפטנט של Kratos, מערכת נטרול מטען ומנתח מראה כדורית. כיול אנרגיות השיא על סמך אנרגיית הפחמן החיצוני.
    הערה: החוקר אימץ את כל הנהלים והפרוטוקולים הסטנדרטיים במהלך תהליך האפיון.

3. מחקרי פירוק אצווה

  1. בצע את הניסוי הפוטו-קטליטי על ידי המסת 20 ppm של צבע AO8 ב-250 מ"ל של תמיסה מימית (ממס מים) עם 0.06 גרם של פוטו-קטליזטורים ZnO NPs ו-NCs.
  2. השתמש בניסוי הפירוק כמוליך בכורזכוכית עגול בגודל 176.6 ס"מ. לניסוי זה, השתמש במנורת אדי כספית בלחץ בינוני (מנורת כספית) כמקור אור (λמקסימום = 365 ננומטר, 125 וואט)28. לפני ההארה, מערבבים את תרחיף התגובה ברציפות בחושך למשך 30 דקות כדי ליצור את שיווי המשקל של ספיחה/ספיגה של AO8/CR על ה-NPs/NCs.
  3. הקרינו את הדגימות ישירות על ידי מיקוד האור על תערובת התגובה ממרחק של 20 ס"מ. השתמש במערבל מגנטי ב-110 סל"ד כדי לערבב את התמיסה ברציפות. לשלוט בטמפרטורה של הכור הכולל במהלך הניסוי באמצעות זרימת מים.
  4. צייר 5 מ"ל מתמיסת הצבע כל 15 דקות כדי למדוד את הריכוזים שלהם בזמן t על ידי ספקטרופוטומטר UV-vis. חשב את אחוז יעילות הפירוק הפוטו-קטליטי באמצעות המשוואה:
    figure-protocol-4734
    כאשר Co ו-Ct הם ריכוזי הקרנת t הראשוניים ואחרי הזמן, בהתאמה, של תמיסת הצבעים AO8 ו-CR; η היא יעילות הסרת הצבע של הצילום,
  5. השתמש במשוואה הקינטית הפסאודו-מסדר ראשון כדי לחקור דינמיקת תגובה:
    קינטיקה פסאודו - מסדר ראשון:figure-protocol-5114
    כאשר Co ו-Ct הם הריכוזים ההתחלתיים ושיווי המשקל של צבע AO8 (מ"ג/ליטר), בהתאמה, k הוא קבוע הקצב, ו-t הוא הזמן בדקות.

תוצאות

איור 1A מתאר את היציבות התרמית של NCs בינאריים לפני שמכשיר DTG מנתח הסתיידות באטמוספירה N2. רצף של אידוי של מולקולות H2O נספגות, דעיכה תוך-מולקולרית, הידרוקסידים מתכתיים ו/או פירוק שרשרת צד PVA, פירוק שרשרת ראשית בין-מולקולרית / PVA, ולבסוף, החלק הגבישי ה...

Discussion

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הסינתזה של ננו-גבישים באמצעות אסטרטגיה מלמטה למעלה עם צורה, גודל ומבנה מדויקים. המחקר הבחין כי הגרעין והצמיחה של ננו-גבישים היו משמעותיים לפני יצירת הננו-גבישים. כאן, תחמוצות ה-ZnO והמנגן סונתזו על סמך תורת החבורות25 של למר, המניחה את ת?...

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

ברצוננו להודות לאוניברסיטת אדמה למדע וטכנולוגיה על תמיכתם בעבודה זו. המימון ניתן ממספר פרויקט תומכי חוקרים מאוניברסיטת טאיף (TURSP-2020/44), אוניברסיטת טאיף, טאיף, ערב הסעודית.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Acid orange 8Sigma-Aldrich65%,
ChlorineSigma-Aldrich7782-50-5
DithienogermoleSigma-Aldrich773881-43-9
HClSigma-Aldrich7647-01-0
Manganese nitrate (10%) saltSigma-Aldrich15710-66-410%
Manganese sulfate monohydrateSigma-AldrichDensity: 2.95 g/cm³; solubility in water: 70 g/100 mL (70 °C); 99.95%,  MnSO4.H2O
Poly (vinyl alcohol)Sigma-Aldrich9002-89-5Density: 1.19–1.31 g/cm³ @20 °C, soluble in water only @ > 80 °C
Zinc nitrate hexahydrate (90%)Sigma-Aldrich10196-18-698%; Density: 2.065 g/cm³ @20 °C; solubility in water: 184.3 g/100 mL @20 °C
Instruments used
Materials nameModelAnalysis
BET (N2 adsorption-desorption isotherms)Quanta chrome instrument.Textural properties
DT/DTAShimadzu DTG-60HMeasure thermal stability
FTIRPerkin Elmer FT-IR, Spectrum 65Chemical bonding information
HRTEMJEOL TEM 2100 HRTEMMorphological, size, and composition analysis
SEM-EDXSEM-EDX-EVO 18 with low vacuum facility and ALTO 1000 cryo attachmentMorphological analysis
XPSAXIS ULTRA from AXIS 165
XRDShimadzu, XRD-7000Crystallinity, structure, and approximate average crystallite size
Common software used
NameCompanyUse
MendeleyMendeley-Desktop-1.19.8-win32For citing references
OriginOriginPro 8XRD, BET, UV-vis-DRS data analysis

References

  1. Khort, A., et al. Corrosion and transformation of solution combustion synthesized Co, Ni and CoNi nanoparticles in synthetic freshwater with and without natural organic matter. Scientific Reports. 11 (1), 7860 (2021).
  2. Pype, M., Lawrence, M. G., Keller, J., Gernjak, W. Reverse osmosis integrity monitoring in water reuse: The challenge to verify virus removal - A review. Water Research. 98, 384-395 (2016).
  3. Adeleye, A. S., et al. Engineered nanomaterials for water treatment and remediation: Costs, benefits, and applicability. Chemical Engineering Journal. 286, 640-662 (2016).
  4. Gómez-Pastora, J., et al. Review and perspectives on the use of magnetic nanophotocatalysts (MNPCs) in water treatment. Chemical Engineering Journal. 310 (2), 407-427 (2017).
  5. Nadeem, M. S., et al. Enhancement in the photocatalytic and antimicrobial properties of ZnO nanoparticles by structural variations and energy bandgap tuning through Fe and Co co-doping. Ceramics International. 47 (8), 11109-11121 (2021).
  6. Nadeem, M. S., et al. Energy-levels well-matched direct Z-scheme ZnNiNdO/CdS heterojunction for elimination of diverse pollutants from wastewater and microbial disinfection. Environmental Science and Pollution Research International. , (2022).
  7. Munawar, T., Iqbal, F., Yasmeen, S., Mahmood, K., Hussain, A. Multi metal oxide NiO-CdO-ZnO nanocomposite-Synthesis, structural, optical, electrical properties and enhanced sunlight driven photocatalytic activity. Ceramics International. 46 (2), 2421-2437 (2020).
  8. Srinivasa, N., et al. Facile synthesis of Ni/NiO nanocomposites: The effect of Ni content in NiO upon the oxygen evolution reaction within alkaline media. RSC Advances. 11 (24), 14654-14664 (2021).
  9. Chen, P., et al. Solution combustion synthesis of ternary Ni/WC/C composites with efficient electrocatalytic oxygen reduction performance. RSC Advances. 11 (61), 38718-38726 (2021).
  10. Nagvenkar, A. P., Perelshtein, I., Piunno, Y., Mantecca, P., Gedanken, A. Sonochemical one-step synthesis of polymer-capped metal oxide nanocolloids: Antibacterial activity and cytotoxicity. ACS Omega. 4 (9), 13631-13639 (2019).
  11. Janotti, A., Van de Walle, C. G. Fundamentals of zinc oxide as a semiconductor. Reports on Progress in Physics. 72 (12), 126501 (2009).
  12. Abebe, B., Murthy, H. C. A., Amare, E. Enhancing the photocatalytic efficiency of ZnO: Defects, heterojunction, and optimization. Environmental Nanotechnology, Monitoring. & Management. 14, 100336 (2020).
  13. Abebe, B., Murthy, H. C. A., Zereffa, E. A. Multifunctional application of PVA-aided Zn-Fe-Mn coupled oxide nanocomposite. Nanoscale Research Letters. 16, 1 (2021).
  14. Shekofteh-Gohari, M., Habibi-Yangjeh, A. Fe3O4/ZnO/CoWO4 nanocomposites: Novel magnetically separable visible-light-driven photocatalysts with enhanced activity in degradation of different dye pollutants. Ceramics International. 43 (3), 3063-3071 (2017).
  15. Saravanan, R., Gupta, V. K. K., Narayanan, V., Stephen, A. Visible light degradation of textile effluent using novel catalyst ZnO/γ-Mn2O3. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 45 (4), 1910-1917 (2014).
  16. Buonsanti, R., Milliron, D. J. Chemistry of doped colloidal nanocrystals. Chemistry of Materials. 25 (8), 1305-1317 (2013).
  17. Hu, H., He, H., Zhang, J., Hou, X., Wu, P. Optical sensing at the nanobiointerface of metal ion-optically-active nanocrystals. Nanoscale. 10 (11), 5035-5046 (2018).
  18. Deganello, F., Tyagi, A. K. Solution combustion synthesis, energy and environment: Best parameters for better materials. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. 64 (2), 23-61 (2018).
  19. Buonsanti, R., et al. Assembly of ligand-stripped nanocrystals into precisely controlled mesoporous architectures. Nano Letters. 12 (7), 3872-3877 (2012).
  20. Li, F., Ran, J., Jaroniec, M., Qiao, S. Z. Solution combustion synthesis of metal oxide nanomaterials for energy storage and conversion. Nanoscale. 7 (42), 17590-17610 (2015).
  21. Williams, T. E., et al. Nearest-neighbour nanocrystal bonding dictates framework stability or collapse in colloidal nanocrystal frameworks. Chemical Communications. 53 (35), 4853-4856 (2017).
  22. Helms, B. A., Williams, T. E., Buonsanti, R., Milliron, D. J. Colloidal nanocrystal frameworks. Advanced Materials. 27 (38), 5820-5829 (2015).
  23. Liu, B., et al. Synthesis of ZnO nano-powders via a novel PVA-assisted freeze-drying process. RSC Advances. 6 (111), 110349-110355 (2016).
  24. Abebe, B., Murthy, H. C. A. Insights into ZnO-based doped porous nanocrystal frameworks. RSC Advances. 12 (10), 5816-5833 (2022).
  25. LaMer, V. K., Dinegar, R. H. Theory, production and mechanism of formation of monodispersed hydrosols. Journal of the American Chemical Society. 72 (11), 4847-4854 (1950).
  26. Jun, Y. -. S., et al. Classical and nonclassical nucleation and growth mechanisms for nanoparticle formation. Annual Review of Physical Chemistry. 73, 453-477 (2022).
  27. Gao, Y., Meng, F., Li, X., Wen, J. Z., Li, Z. Factors controlling nanosized Ni-Al 2 O 3 catalysts synthesized by solution combustion for slurry-phase CO methanation: the ratio of reducing valences to oxidizing valences in redox systems. Catalysis Science & Technology. 6 (21), 7800-7811 (2016).
  28. Abebe, B., Zereffa, E. A., Murthy, H. C. A. Synthesis of poly(vinyl alcohol)-aided ZnO/Mn 2 O 3 nanocomposites for acid orange-8 dye degradation: Mechanism and antibacterial activity. ACS Omega. 6 (1), 954-964 (2021).
  29. Kumar, S., Krishnakumar, B., Sobral, A. J. F. N., Koh, J. Bio-based ( chitosan / PVA / ZnO ) nanocomposites fi lm Thermally stable and photoluminescence material for removal of organic dye. Carbohydrate Polymers. 205, 559-564 (2019).
  30. Dai, Y., et al. Enhanced mechanical, thermal, and UV-shielding properties of poly(vinyl alcohol)/metal-organic framework nanocomposites. RSC Advances. 8 (67), 38681-38688 (2018).
  31. Munawar, T., et al. Novel tri-phase heterostructured ZnO-Yb2O3-Pr2O3 nanocomposite; structural, optical, photocatalytic and antibacterial studies. Ceramics International. 46 (8), 11101-11114 (2020).
  32. Mukhtar, F., et al. Enhancement in carrier separation of ZnO-Ho2O3-Sm2O3 hetrostuctured nanocomposite with rGO and PANI supported direct dual Z-scheme for antimicrobial inactivation and sunlight driven photocatalysis. Advanced Powder Technology. 32 (10), 3770-3787 (2021).
  33. Lachheb, H., et al. Electron transfer in ZnO-Fe 2 O 3 aqueous slurry systems and its effects on visible light photocatalytic activity. Catalysis Science & Technology. 7 (18), 4041-4047 (2017).
  34. Thommes, M., et al. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 87 (9-10), 1051-1069 (2015).
  35. Kumar, P., Kim, K. -. H., Kwon, E. E., Szulejko, J. E. Metal-organic frameworks for the control and management of air quality: advances and future direction. Journal of Materials Chemistry A. 4 (2), 345-361 (2016).
  36. Liu, J., et al. NiO-PTA supported on ZIF-8 as a highly effective catalyst for hydrocracking of Jatropha oil. Scientific Reports. 6, 23667 (2016).
  37. Fatehah, M. O., Aziz, H. A., Stoll, S. Stability of ZnO nanoparticles in solution. Influence of pH, dissolution, aggregation and disaggregation effects. Journal of Colloid Science and Biotechnology. 3 (1), 75-84 (2014).
  38. Sigoli, F. A., Davolos, M. R., Jafelicci, M. Morphological evolution of zinc oxide originating from zinc hydroxide carbonate. Journal of Alloys and Compounds. 262-263, 292-295 (1997).
  39. Wachs, I. E. Raman and IR studies of surface metal oxide species on oxide supports: Supported metal oxide catalysts. Catalysis Today. 27 (3-4), 437-455 (1996).
  40. Parler, C. M., Ritter, J. A., Amiridis, M. D. Infrared spectroscopic study of sol-gel derived mixed-metal oxides. Journal of Non-Crystalline Solids. 279 (2-3), 119-125 (2001).
  41. Anžlovar, A., Kogej, K., Crnjak Orel, Z., Žigon, M. Polyol mediated nano size zinc oxide and nanocomposites with poly(methyl methacrylate). Express Polymer Letters. 5 (7), 604-619 (2011).
  42. Saravanan, R., et al. ZnO/Ag/Mn 2 O 3 nanocomposite for visible light-induced industrial textile effluent degradation, uric acid and ascorbic acid sensing and antimicrobial activity. RSC Advances. 5 (44), 34645-34651 (2015).
  43. Yang, G., Yan, W., Wang, J., Yang, H. Fabrication and formation mechanism of Mn 2 O 3 hollow nanofibers by single-spinneret electrospinning. CrystEngComm. 16 (30), 6907-6913 (2014).
  44. Liu, Y., et al. A magnetically separable photocatalyst based on nest-like γ-Fe 2 O 3 /ZnO double-shelled hollow structures with enhanced photocatalytic activity. Nanoscale. 4 (1), 183-187 (2012).
  45. Hu, Y., et al. A microwave-assisted rapid route to synthesize ZnO/ZnS core-shell nanostructures via controllable surface sulfidation of ZnO nanorods. CrystEngComm. 13 (10), 3438-3443 (2011).
  46. Zhang, J., et al. Synthesis and gas sensing properties of α-Fe 2 O 3 @ ZnO core-shell nanospindles. Nanotechnology. 22 (18), 185501 (2011).
  47. Penn, R. L. Imperfect oriented attachment: Dislocation generation in defect-free nanocrystals. Science. 281 (5379), 969-971 (1998).
  48. Zhang, J., Huang, F., Lin, Z. Progress of nanocrystalline growth kinetics based on oriented attachment. Nanoscale. 2 (1), 18-34 (2009).
  49. Zeng, Z., et al. A fluorescence-electrochemical study of carbon nanodots (CNDs) in bio- and photoelectronic applications and energy gap investigation. Physical Chemistry Chemical Physics. 19 (30), 20101-20109 (2017).
  50. Zhai, T., et al. Controllable synthesis of hierarchical ZnO nanodisks for highly photocatalytic activity. CrystEngComm. 14 (5), 1850-1855 (2012).
  51. Li, N., et al. Efficient removal of chromium from water by Mn3O4 @ZnO/Mn3O4 composite under simulated sunlight irradiation: Synergy of photocatalytic reduction and adsorption. Applied Catalysis B: Environmental. 214, 126-136 (2017).
  52. Abebe, B. Polymer assisted colloidal nanocrystal framework synthesis: Sol-gel approach. Materials Research Express. 8 (12), 125005 (2021).
  53. Jiamprasertboon, A., et al. Heterojunction α-Fe2O3/ZnO films with enhanced photocatalytic properties grown by aerosol-assisted chemical vapour deposition. Chemistry - A European Journal. 25 (48), 11337-11345 (2019).
  54. Mukhtar, F., et al. Dual S-scheme heterojunction ZnO-V2O5-WO3 nanocomposite with enhanced photocatalytic and antimicrobial activity. Materials Chemistry and Physics. 263, 124372 (2021).
  55. Marschall, R. Semiconductor composites: Strategies for enhancing charge carrier separation to improve photocatalytic activity. Advanced Functional Materials. 24 (17), 2421-2440 (2013).
  56. Beranek, R. (Photo)electrochemical methods for the determination of the band edge positions of TiO 2-based nanomaterials. Advances in Physical Chemistry. 2011, 786759 (2011).
  57. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., Bahnemann, D. W. Environmental applications of semiconductor photocatalysis. Chemical Reviews. 95 (1), 69-96 (1995).
  58. Wu, Y., Wang, D., Li, Y. Understanding of the major reactions in solution synthesis of functional nanomaterials. Science China Materials. 59, 938-996 (2016).
  59. Xia, Y., Xiong, Y., Lim, B., Skrabalak, S. E. Shape-controlled synthesis of metal nanocrystals: Simple chemistry meets complex physics. Angewandte Chemie. 48 (1), 60-103 (2008).
  60. Kim, S. J., Yoon, S., Kim, H. J. Review of solution-processed oxide thin-film transistors. Japanese Journal of Applied Physics. 53, (2014).
  61. Zhang, J., Guo, Q., Liu, Y., Cheng, Y. Preparation and characterization of Fe2O3/Al2O3 using the solution combustion approach for chemical looping combustion. Industrial & Engineering Chemistry Research. 51 (39), 12773-12781 (2012).
  62. Novitskaya, E., Kelly, J. P., Bhaduri, S., Graeve, O. A. A review of solution combustion synthesis: an analysis of parameters controlling powder characteristics. International Materials Reviews. 66 (3), 188-214 (2021).
  63. González-Cortés, S. L., Imbert, F. E. Fundamentals, properties and applications of solid catalysts prepared by solution combustion synthesis (SCS). Applied Catalysis A: General. 452, 117-131 (2013).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

SG SCSBET8

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved