Добавить новость
ru24.net
News in English
Май
2024

Novel Au-BiFeO3 Nanostructures for Efficient and Sustainable Degradation of Pollutants

0

Au-decorated BiFeO3 nanocrystals are promising, efficient, and sustainable photocatalysts for environmental pollutant degradation, as shown by scientists at Tokyo Tech. Their findings on the mechanisms responsible for the enhanced photocatalytic activity of Au-BiFeO3 nanocrystals fabricated using a hydrothermal method enhance our understanding of noble-metal-semiconductor interactions, potentially paving the way for novel and advanced nanomaterials.

Novel Au-BiFeO3 Nanostructures for Efficient and Sustainable Degradation of Pollutants

The need for sustainable and environment-friendly solutions has accelerated the global demand for green and renewable technologies. In this regard, semiconductor photocatalysts have emerged as an attractive solution, owing to their potential in mitigating pollutants and harnessing solar energy efficiently. Photocatalysts are materials that initiate chemical reactions when exposed to light. Despite their progress, commonly used photocatalysts suffer from reduced photocatalytic activity and a narrow operation range within the visible light spectrum. Additionally, they are difficult to recover from water-based solutions, limiting their applications in continuous processes.

Bismuth ferrite (BiFeO3), with its narrow band gap and magnetic properties, is an attractive alternative photocatalyst. The narrow band gap of BiFeO3 allows efficient utilization of light in the visible region to excite electrons from the valence band to the conduction band, leaving behind vacant holes. The excited electrons and holes both could induce chemical reactions that lead to the degradation of pollutants in an aqueous solution. In addition, the ferromagnetic property enables easy recovery of BiFeO3 from the solution. However, similar to common photocatalysts, BiFeO3 also suffers from rapid recombination of electron–hole pairs, significantly limiting its photocatalytic activity.

To address this issue, a team of researchers led by Associate Professor Tso-Fu Mark Chang from the Institute of Innovative Research at the Tokyo Institute of Technology, Japan, developed novel gold (Au) nanoparticle-decorated BiFeO3 nanocrystals. Their study, whose illustration is selected as the cover picture of the ACS Supplementary Cover, was published online in the journal ACS Applied Nano Materials on April 5, 2024.

Dr. Chang explains, "The incorporation of Au nanostructures in BiFeO3 can introduce more active sites for photodegradation reactions, owing to Au nanoparticle's unique localized surface plasmon resonance, and the transfer of the excited electrons in the BiFeO3 to the gold domain suppresses the recombination of electron–hole pairs. The newly developed Au-decorated BiFeO3 nanocrystals leverage the synergistic characteristics of both mechanisms."

The researchers fabricated the Au-BiFeO3 nanocrystals through a hydrothermal synthesis method and a simple solution process to decorate BiFeO3 with different amounts of Au. The team optimized the photocatalytic activity of the Au-BiFeO3 nanocrystals by evaluating their efficacy in degrading methylene blue (MB), a common denim dye. MB is highly soluble in water, posing a significant risk to aquatic life and human health. This also makes it the ideal pollutant to test the efficacy of photocatalysts.

Experiments revealed that the sample with 1.0% Au by weight exhibited the best activity, achieving an impressive 98% degradation efficiency under a 500-Watt xenon lamp within 120 minutes. Moreover, it also retained 80% of its original activity after four 120-minute cycles, demonstrating excellent stability. Additionally, there was negligible effect of Au on the magnetic properties of BiFeO3, suggesting excellent recyclability.

The researchers also studied the mechanisms by which Au enhances photocatalytic activity. When an Au-BiFeO3 nanocrystal is illuminated by light at suitable wavelengths, electrons in BiFeO3 are excited to the conduction band. Unlike the recombination that occurs in bare BiFeO3, the introduction of Au, which has a less negative fermi level than the conduction band of BiFeO3, facilitates the transfer of excited electrons from the conduction band to the Au domain, thereby promoting the accumulation of holes in BiFeO3. This enhances the photocatalytic activity of BiFeO3, enabling it to more easily induce the generation of hydroxy radicals in aqueous solutions. These hydroxyl radicals are highly active and readily attack MB molecules in the aqueous solution, thus converting them to harmless products.

"These findings enhance our understanding of gold−semiconductor interactions in photocatalysis and pave the way for the design and development of advanced nanocrystal materials," remarks Dr. Chang. "Overall, our study highlights the promising activity and recyclability of Au-BiFeO3, underscoring its potential in efficient and sustainable environmental pollutant degradation."

Reference

Authors :
Jhen-Yang Wu1, Chun-Yi Chen1, Junan Wang1, Xinyu Jin1, Wending Hou1, Hsuan-Hung Kuo2, Wan-Ting Chiu1, Tomoyuki Kurioka1,3, Masato Sone1,3, Satoshi Okamoto1,3,*, Yung-Jung Hsu1,2,*, and Tso-Fu Mark Chang1,3,*
Title :
Tunable Photocatalytic Properties of Au-Decorated BiFeO3 Nanostructures for Dye Photodegradation
Journal :
ACS Applied Nano Materials
DOI :
Affiliations :
1Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology, Japan
2Department of Materials Science and Engineering, National Yang Ming Chiao Tung University
3Sumitomo Chemical Next-Generation Eco-Friendly Devices Collaborative Research Cluster, Japan

* Corresponding authors' emails: chang.m.aa@m.titech.ac.jp (Tso-Fu Mark Chang); okamotos3@sc.sumitomo-chem.co.jp (Satoshi Okamoto); yhsu@nycu.edu.tw (Yung-Jung Hsu);

Further Information

Associate Professor Tso-Fu Mark Chang

Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

Email chang.m.aa@m.titech.ac.jp

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Пот ручьём: когда стоит обращать внимание на повышенную потливость, рассказал доктор Кутушов

За кулисами бизнес-конференции MEDIABOSS

Фестиваль троечной езды и гастрономии "Русский драйв"

S&P повысило прогноз по рейтингу «дочек» Freedom Holding Corp. до позитивного


«Фанагория» выступила партнером юбилейного семинара директоров литературных музеев

Врач-стоматолог Татьяна Сумцова: какие могут быть противопоказания к установке брекетов

Россиянам предложили новый вид отдыха в Турции

Детектив Финник на VK Fest


Diego Lopes holds no ill will toward Brian Ortega after UFC 303, hopes for Sphere rebooking

Ian Wright and Gary Neville go wild after Bellingham’s England equaliser… as eagle-eyed fans spot Roy Keane’s reaction

Portugal vs France – Euro 2024: Ronaldo and Mbappe have one last dance in quarter-final tie – stream FREE, TV, team news

Roy Keane admits he ‘crossed the line’ with Harry Maguire and reveals secret apology to Man Utd star


Безбашенная Ингушетия.

ТСД промышленного класса Saotron RT-T60

Военное следственное управление Следственного комитета Российской Федерации по Черноморскому флоту предупреждает:

Беспроводной сканер штрих-кодов Heroje S-H29W


Релиз Otherworld Three Kingdoms на смартфонах — новичкам дают 100 гача-круток

After three hours of attempts, Elden Ring folk hero Let Me Solo Her has beaten Shadow of the Erdtree's final boss⁠: 'Holy crap, I am shaking'

Состоялся релиз «T.D.Z. 4 Сердце Припяти Сталкер» на Android

Глобальную версию Mega Man X DiVE закроют к концу июля



Куда сходить москвичам и гостям столицы 13 июля - Мытищинский форсаж: часть вторая

Аделина Панина: топ-3 самых популярных и действенных ритуалов для привлечения денег

Москва и Петербург лидируют по уровню зарплат для IT-специалистов

Такого вы еще не видели: в России проходит кастинг на участие в самом удивительном конкурсе красоты




Особняки генералов: Кто из экс-заместителей министра обороны владеет самой ценной недвижимостью?

"Динамо" по пенальти проиграло "Партизану" в первом матче нового сезона

Ленинградское шоссе расширят в Химках к осени

За кулисами бизнес-конференции MEDIABOSS


В Ленобласти подростки сбросили с крыши электрички тележку из супермаркета

Уход за лицом: столичные производители ...

В Крыму девушка на электросамокате рассекла лоб полуторагодовалой девочке

Руководитель фракции КПРФ в Мособлдуме Александр Наумов: «Органам власти необходимо взять на контроль ситуацию на неорганизованных пляжах Подмосковья»


Россия — первая по теннисным отказникам! Почему сразу девять наших сказали «нет» Олимпиаде в Париже

Уимблдон. 3 июля. Алькарас сыграет вторым запуском, Медведев и Синнер выйдут на Центральный корт

Российская теннисистка Александрова снялась с "Уимблдона" из-за болезни

Теннисистка Пивоварова назвала травму Джоковича шагом к завершению карьеры


В Москве тренеру по борьбе Исматзоде предъявили обвинение по делу о терроризме

«Угадайте, с кем встретились». Туктамышева выложила фото с Мияхарой в Японии

Руководитель фракции КПРФ в Мособлдуме Александр Наумов: «Органам власти необходимо взять на контроль ситуацию на неорганизованных пляжах Подмосковья»

Коллаборации между брендами в наше время — обычное дело. Но есть необычные кейсы, которые заслуживают внимания.


Музыкальные новости

Надежда Бабкина: В Псковской области мы впервые, это большая честь и ответственность

Рок-певица Диана Арбенина представила документальный фильм о себе

Колледж имени Егора Летова обнаружили в Екатеринбурге. ФОТО

“Эти отношения вы завершите сами. У вас будет новый мужчина” Участники нового мистического реалити “Место силы” предсказали певице Славе новую любовь



Лестница в своем доме: 3 совета для правильного монтажа

Такого вы еще не видели: в России проходит кастинг на участие в самом удивительном конкурсе красоты

Куда сходить москвичам и гостям столицы 13 июля - Мытищинский форсаж: часть вторая

Аделина Панина: топ-3 самых популярных и действенных ритуалов для привлечения денег


Минниханов встретился с представителями научно-технологического блока ГК «Росатом»

Надежда Бабкина: В Псковской области мы впервые, это большая честь и ответственность

Экс-главу входящего в "Роскосмос" НИИ приговорили к пяти годам заключения

Фестиваль троечной езды и гастрономии "Русский драйв"


Мэр Москвы во Дворце спорта и образования Ирины Винер

Московские росгвардейцы оказали помощь мотоциклисту, пострадавшему в дорожно-транспортном происшествии 

Росгвардейцы в Москве пришли на помощь пострадавшему в ДТП мотоциклисту (видео)

Водитель такси и пешеход подрались и устроили стрельбу на юго-востоке Москвы


Путин: Сотрудничество России и Китая не направлено против других

Путин на полях саммита ШОС обсудит с Эрдоганом свой визит в Турцию

Эрдоган: Россия и Турция движутся к товарообороту в 100 миллиардов долларов

Путин поздравил Лукашенко с Днем Независимости Беларуси, сказал про угрозы и вызовы


Почти 1,4 тыс. случаев коронавируса выявили в столице за неделю

Показатель заболеваемости коронавирусной инфекцией снизился в России на 10 процентов

Почти 1,4 тысячи случаев COVID-19 выявили в столице за неделю

Почти 1,4 тысячи случаев COVID-19 выявили в Москве за неделю




Уютно по-домашнему. В Москве начали работать Центры ментального здоровья

«Терапия добра»: МТС Live с партнёрами откроет в Москве «Театр на Цветном»

Сеть клиник «Будь Здоров» приняла участие в VK Fest в Санкт-Петербурге

All on 4 имплантация в Москве


Конец и устранение: Запад «серьезно рекомендовал» Зеленскому пойти на переговоры

Зачем в Киев приедет западный куратор, что не нравится Зеленскому в ВСУ, какую повестку определили на июльском саммите НАТО: обзор мировых новостей 3 июля

Премьер-министр Венгрии предложил Зеленскому прекратить огонь

Захарова сравнила с "ширмой" заявления Киева о мирных переговорах


Сотрудники «ЯРКО» приняли участие в Летней Спартакиаде «Газпром-Медиа Холдинга»

"Динамо" по пенальти проиграло "Партизану" в первом матче нового сезона

Куда сходить москвичам и гостям столицы 13 июля - Мытищинский форсаж: часть вторая

Сила знания. Какие загадки разгадывают дети на этноолимпиаде


Лукашенко заявил о приведении в боевую готовность ВВС и ПВО

Путин поздравил Лукашенко с Днем Независимости Беларуси, сказал про угрозы и вызовы

Поздравление Святейшего Патриарха Кирилла по случаю Дня независимости Республики Беларусь и 80-летия освобождения Минска от немецко-фашистских захватчиков

Лукашенко передарил подарок Клычкова



Собянин предупредил москвичей о жаркой погоде в столице 4 июля

Сергей Собянин предупредил жителей Москвы о жаре и резкой перемене погоды

Собянин объявил о продлении программы льготного кредитования для бизнеса

Мэр Москвы во Дворце спорта и образования Ирины Винер


Жара по-египетски и грозы: чего ждать от погоды в Москве в ближайшие дни

Совфед одобрил закон о создании парковок для электромобилей с зарядными устройствами

Синоптик Позднякова: Москву накроют ливни и ветер после аномальной жары

СК возбудил уголовное дело по факту убийства мужчины на юго-западе Москвы


Уход за лицом: столичные производители ...

В Крыму девушка на электросамокате рассекла лоб полуторагодовалой девочке

В Москве тренеру по борьбе Исматзоде предъявили обвинение по делу о терроризме

Испытательные лаборатории: аккредитация, гарантии, услуги


Создание в Архангельске галереи северного стиля обсудили на площадках международного фестиваля «Белый июнь»

Острова укладываеюся спать...

Архангельская область подключилась к проекту "Императорский маршрут"

Николай Нестеров: «Архангельск ─ старейший порт России»


Через города Кубани начинает курсировать двухэтажный поезд из Поволжья в Крым

Познавательно- игровой час « В гости к детским писателям»

Севастополь в числе регионов с рекордными ценами на новостройки, Симферополь немного отстаёт

Ретро-выставка «Актер на сцене должен жить»


«Угадайте, с кем встретились». Туктамышева выложила фото с Мияхарой в Японии

В Крыму девушка на электросамокате рассекла лоб полуторагодовалой девочке

Собянин предупредил, что в четверг в Москве сохранится очень жаркая погода

Мария Машкова обратилась за помощью к ФСБ из США












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Уимблдон

Российская теннисистка Александрова снялась с "Уимблдона" из-за болезни






В Москве тренеру по борьбе Исматзоде предъявили обвинение по делу о терроризме

Матвиенко назвала неприемлемым игнорирование Росрыболовством позиции сенаторов и регионов

На маркетплейсах стала доступна новая линейка кормов для собак

Григорий Нак арестован до 1 сентября