Atividade fotocatalítica do nanocompósito ternário de atapulgita-TiO2-Ag3PO4 para degradação de Rodamina B sob irradiação solar simulada

Resumo

Um excelente fotocatalisador composto ternário que consiste em ortofosfato de prata (Ag ₃ PO ₄ ), atapulgita (ATP) e TiO ₂ foi sintetizado, no qual a heterojunção foi formada entre semicondutores diferentes para promover a separação de cargas fotogeradas. O ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósito foi caracterizado por SEM, XRD e espectroscopia de refletância difusa de UV-vis. A co-deposição de Ag ₃ PO ₄ e TiO ₂ nanopartículas na superfície do ATP formam uma estrutura de partícula em ripa. Comparado com fotocatalisadores compostos que consistem em duas fases, ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ o compósito ternário exibe uma atividade fotocatalítica muito melhorada para a degradação da rodamina B sob irradiação solar simulada. Esse composto ternário não melhora apenas a estabilidade do Ag ₃ PO ₄ , mas também reduz o custo, reduzindo a quantidade de aplicação de Ag ₃ PO ₄ , que fornece orientação para o design do Ag ₃ PO ₄ - e compostos à base de Ag para aplicações fotocatalíticas.

Histórico

A degradação de poluentes orgânicos tem sido um processo crítico para resolver a poluição ambiental. Fujishima et al. relatou em 1972 que TiO ₂ tem a capacidade de utilizar energia solar para divisão de água e produção de hidrogênio [1]. Desde então, a tecnologia fotocatalítica baseada em semicondutores se tornou uma abordagem promissora, mas eficaz para resolver a poluição do meio ambiente. Nas últimas décadas, vários semicondutores, como TiO ₂ , Ag ₃ PO ₄ , BiVO ₄ , WO ₃ e g-C ₃ N ₄ , foram extensivamente investigados para aplicação fotocatalítica [2]. Entre eles, TiO ₂ tem recebido grande atenção devido à sua boa estabilidade química, não fotocorrosão, baixo custo e não toxicidade. Por causa de sua ampla lacuna de banda (3,2 eV) e falta de absorção de luz visível, no entanto, TiO ₂ exibe baixa eficiência fotocatalítica. A aplicação do TiO ₂ fotocatalisadores à base de dados foram, portanto, severamente prejudicados.

Os fotocatalisadores, como Ag ₃ PO ₄ [3], Bi2MoO ₆ [4], WO ₃ [5] e g-C ₃ N ₄ [6], podem exibir alta eficiência sob irradiação de luz visível e, portanto, têm atraído extensos esforços de pesquisa. Por exemplo, Ye et al. relataram que ortofosfato de prata (Ag ₃ PO ₄ ) exibiram capacidades fotooxidativas muito mais fortes e maior eficiência para degradação fotocatalítica [3] do que a maioria dos outros fotocatalisadores conhecidos, como WO ₃ [5] e BiVO ₄ [7]. No entanto, a estabilidade fotocatalítica do Ag ₃ PO ₄ pode ser deteriorado pela fotredução de Ag ⁺ em Ag metálico. A baixa fotoestabilidade e o alto custo do Ag ₃ PO ₄ são questões preocupantes que limitarão suas aplicações fotocatalíticas. Neste contexto, Ag ₃ PO ₄ fotocatalisadores compostos à base de compostos foram investigados com o objetivo de melhorar sua fotoestabilidade e fotocatálise, como TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ [8], Ag ₃ PO ₄ / grafeno [9] e Ag ₃ PO ₄ / Ag / WO _{3- x} [10].

A atapulgita (ATP) é um tipo de mineral não metálico de silicato de magnésio e alumínio hidratado fibra em forma de bastonete, que possui propriedades físicas e químicas notáveis, como cátions trocáveis, absorção de água, descoloração por adsorção e grande área superficial específica [11]. O ATP é, portanto, considerado um carreador de catalisador ideal com morfologia de bastonete, e sua alta área de superfície é benéfica para a absorção de catalisador e poluente. Embora Ag ₃ PO ₄ - e TiO ₂ de base e atapulgita / Ag ₃ PO ₄ fotocatalisadores binários compostos foram relatados, materiais compostos ternários à base de atapulgita raramente foram investigados.

Neste trabalho, o ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósitos ternários foram sintetizados por um método fácil de duas etapas para melhorar a fotoestabilidade e fotocatálise de Ag ₃ PO ₄ e suprimindo o consumo de metais nobres Ag. A estrutura cristalina e microestrutura de novos compósitos ternários foram caracterizadas por XRD e SEM, respectivamente, enquanto suas atividades fotocatalíticas e estabilidade foram medidas pela degradação do corante orgânico rodamina B (RhB) sob irradiação solar simulada. Este composto ternário exibe maior eficiência fotocatalítica do que o fosfato de prata puro e excelente estabilidade fotocatalítica.

Seção experimental

Materiais

Nanofibras de ATP com um diâmetro médio inferior a 100 nm e um comprimento médio inferior a 1 μm (Fig. 1) foram adquiridas da Jiangsu Qingtao Energy Science and Technology Co., Ltd. RhB (AR), sal dissódico EDTA desidratado (GR, 99 %), terc-Butanol (GR, ≥ 99,5%), cloreto de esteariltrimetilamônio (STAC, 98%), nitrato de prata (AR) e dihidrogenofosfato dissódico hidratado (Na ₂ HPO ₄ · 12H ₂ O, AR, 99%) foram adquiridos de Macklin. Óxido de titânio, anatase (nanopós, tamanho de partícula de 5–10 nm, 99,8% de base de metais, hidrofílico / lipofílico) foi adquirido da Aladdin.

Padrões de XRD de amostras: a ATP, b TiO ₂ , c Ag ₃ PO ₄ , d ATP / TiO ₂ , e Ag ₃ PO ₄ / TiO ₂ , f ATP / Ag ₃ PO ₄ , e g ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄

Síntese de amostras

O ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ o compósito ternário foi sintetizado por um método fácil de duas etapas. Nanobastões de ATP bem dispersos e TiO ₂ nanopartículas com proporção de massa de 5:2 foram primeiro adicionadas em água desionizada e agitadas por 4 h. Por meio da absorção física e eletrônica de superfície, o TiO ₂ nanopartículas foram fixadas à superfície de nanobastões de ATP. Após a separação centrífuga, o precipitado foi lavado com água desionizada e, em seguida, seco a 60 ° C por 6 h para obter ATP / TiO ₂ compósitos. Por um método de precipitação simples, Ag ₃ PO ₄ nanopartículas foram depositadas na superfície de ATP / TiO ₂ e ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósitos ternários foram então preparados. [12] Em um processo de preparação típico, 20 ml de solução de nitrato de prata (0,1 mol / L) foram dissolvidos em ATP / TiO ₂ suspensão aquosa com 0,7 g ATP / TiO ₂ compósitos e 50 ml de água desionizada por agitação ultrassônica por 30 min. 20 ml de Na ₂ HPO ₄ solução aquosa (0,1 mol / L) foi então adicionada lentamente à solução acima com agitação ultrassônica no escuro por mais 40 min. Em seguida, o precipitado marrom-amarelado claro foi centrifugado, lavado várias vezes com etanol absoluto e seco a 60 ° C por 12 h, para obter ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósitos ternários. As amostras de pó de Ag ₃ PO ₄ , Ag ₃ PO ₄ / ATP, Ag ₃ PO ₄ / TiO ₂ e ATP / TiO ₂ também foram sintetizados usando o método semelhante.

Caracterização

A difração de raios-X foi coletada usando XRD Rigaku D / max-RB) para a análise de fase dos pós sob 40 kV e 30 mA. As microestruturas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM, INSPECTF FEI, Holanda). A espectroscopia de reflexão difusa ultravioleta-visível (UV-vis) do fotocatalisador foi investigada usando espectrofotômetro Hitach UV-vis U-3010 usando BaSO ₄ como referência.

Experimento fotocatalítico

A degradação fotocatalítica de RhB foi testada sob irradiação solar simulada. 50 mg ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ foi adicionado a 100 ml de solução RhB com uma concentração de 5 mg / L e agitado no escuro por 40 min para garantir o equilíbrio de adsorção-dessorção. A fonte de luz era uma lâmpada Xe de 300 W (Microsolar300, PerfectLight, Pequim, China) a cerca de 150 mW / cm ² (conforme testado por um radiômetro FZ-A, Fábrica de Instrumentos Fotoelétricos da Universidade Normal de Pequim, China). Após a abertura da lâmpada, 4 ml de solução foram retirados em intervalos de tempo conhecidos e separados por centrifugação (10.000 rpm, 10 min). Os sobrenadantes foram analisados registrando variações do pico de absorção (554 nm) no espectro de UV-vis usando espectrofotômetro de UV / vis (T6, PERSEE, Pequim, China).

O grau de degradação do corante RhB foi determinado de acordo com a seguinte equação: D % =( c ₀ - c ) / c ₀ × 100% =( A ₀ - A ) / A ₀ × 100%, onde c ₀ e c são a concentração inicial e a concentração após a fotocatálise da solução, respectivamente; e A ₀ e A são os valores de absorbância da solução antes e depois da reação fotocatalítica, respectivamente.

Resultados e discussão

Caracterização do ATP-Ag ₃ PO ₄ -TiO ₂ compósitos

Os padrões de XRD de ATP, TiO ₂ , Ag ₃ PO ₄ , e os nanocompósitos são mostrados na Fig. 1. Os picos de difração na Fig. 1a podem ser indexados como fase ATP com estrutura monoclínica (JCPDS # 21–0958), o que implica que o ATP foi especialmente purificado e nenhuma fase de impureza existe. A Figura 1b exibe picos de difração típicos de anatase TiO ₂ sem quaisquer impurezas, enquanto a Fig. 1c mostra os picos de difração correspondentes ao Ag ₃ puro PO ₄ fase, em bom acordo com JCPDS # 06-0505. Não há nenhuma fase de impureza ou desestabilização de estrutura para todas as amostras de nanocompósitos de ATP / TiO ₂ (Fig. 1d), Ag ₃ PO ₄ / TiO ₂ (Fig. 1e), ATP / Ag ₃ PO ₄ (Fig. 1f), e ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ (Fig. 1g). Em padrões de XRD de ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ (Fig. 1g), principais picos característicos associados a ambos Ag ₃ PO ₄ e TiO ₂ podem ser detectados, enquanto os picos de difração da fase ATP são muito mais fracos. O fenômeno implica que os nanobastões de ATP são revestidos por TiO ₂ e Ag ₃ PO ₄ nanopartículas.

A morfologia e a microestrutura dos fotocatalisadores compostos são mostradas na Fig. 2. Os nanobastões de ATP exibiram um comprimento médio menor que 1 μm e um diâmetro menor que 100 nm (Fig. 2a). Devido à adsorção física e química de superfície, TiO ₂ nanopartículas com diâmetro de cerca de 40 nm ligadas à superfície de nanobastões de ATP e formaram ATP / TiO ₂ compósitos, como mostrado na Fig. 2b. Na Fig. 2c, os nanobastões de ATP foram totalmente cobertos por Ag ₃ PO ₄ e TiO ₂ partículas em ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ composto ternário, enquanto Ag ₃ PO ₄ apareceu na superfície do ATP / TiO ₂ compósitos na forma de partículas esferoidais uniformes com diâmetro de cerca de 50 nm.

Imagens SEM de a ATP, b ATP / TiO ₂ , e c ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ pós

Espectro de absorção

Os espectros de absorção de UV-vis do Ag ₃ PO ₄ , ATP, TiO ₂ e ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ são mostrados na Fig. 3a. Semelhante aos resultados relatados, [3] Ag ₃ PO ₄ exibe boa absorção do UV para a região da luz visível com um comprimento de onda de até cerca de 500 nm. Por outro lado, TiO ₂ exibe uma excelente absorção de UV sem absorção óbvia na região da luz visível. ATP mostra uma menor absorção de UV e pouca absorção na região da luz visível. Como esperado, ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário exibe uma forte absorção de UV se beneficiando do TiO ₂ e ATP e a absorção aprimorada de luz visível imposta por Ag ₃ PO ₄ . O gap óptico de banda ( E _g ) pode ser estimado a partir da borda de absorção óptica de acordo com a Eq. (1). [13, 14]
$$ \ alpha hv =A {\ left (hv- {E} _g \ right)} ^ m, $$ (1)
onde α é o coeficiente de absorção espectral, “ hv ”É a energia do fóton, A é uma constante e m é igual a 0,5 ou 2 para transições diretas e indiretas, respectivamente. TiO ₂ [15] é geralmente considerado um semicondutor bandgap indireto, e seu indireto E _g é determinado pela interceptação de uma linha reta ajustada através do lado de baixa energia da curva ( αhυ ) ^1/2 versus hυ como mostrado na Fig. 3b, com um valor estimado de cerca de 3,20 eV. Ag ₃ PO ₄ foi relatado como um semicondutor bandgap indireto, e seu gap direto no ponto Gama e o gap indireto são muito próximos em termos dos resultados calculados. [16] Seu gap direto de cerca de 2,45 eV foi considerado o bandgap de Ag ₃ PO ₄ na maioria dos relatórios. Aqui, o indireto E _g e direto E _g são determinados pela interceptação da linha reta ajustada através do lado de baixa energia da curva ( αhυ ) ^{1 / m} (m =2 e 0,5) versus hυ , respectivamente. Os resultados de Ag ₃ PO ₄ revelam um bandgap indireto de 2,33 eV (Fig. 3b) e um bandgap direto de 2,49 eV (Fig. 3c). O direto E _g de 2,49 eV é mais compatível com sua borda de banda de absorção do que o bandgap indireto de 2,33 eV. Assim, o E _g de Ag ₃ PO ₄ é determinado como 2,49 eV. Da mesma forma, o ATP mostra um bandgap indireto de 3,37 eV (Fig. 3b) e um bandgap direto de 3,75 eV (Fig. 3c), e o E _g de ATP é determinado como 3,75 eV. Os valores de bandgap acima de TiO ₂ , Ag ₃ PO ₄ e ATP estão bastante próximos dos resultados relatados. [17] No ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário, existem duas bordas de banda de absorção óptica diferentes de cerca de 385 e 510 nm nos espectros de absorção de UV-vis, dos quais dois E diferentes _g os valores podem ser estimados. Da borda da banda de absorção de 385 nm, um E direto _g de cerca de 3,64 eV é obtido, que está entre aqueles de TiO ₂ e ATP como resultado do efeito composto. Correspondendo à borda de absorção de 510 nm, um E direto _g de cerca de 2,49 eV é obtido, de acordo com o direto E _g de Ag ₃ PO ₄ . Como resultado, o composto ternário manteve a absorção notável semelhante na luz visível como Ag ₃ PO ₄ , bem como boa absorção de UV derivada de TiO ₂ e ATP. Este resultado implica o ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ o composto ternário tem o potencial de ser um excelente fotocatalisador na faixa de comprimento de onda da luz ultravioleta à luz visível.

a Espectro de absorção de UV-vis e b parcelas de ( αhν ) ^1/2 versus ( hν ) de Ag ₃ PO ₄ , ATP, TiO ₂ e ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário; c parcelas de ( αhν ) ² versus ( hν ) de Ag ₃ PO ₄ , ATP e TiO ₂; d parcelas de ( αhν ) ² versus ( hν ) de ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário e a inserção em d é o detalhe parcial ampliado das plotagens em d

Atividades fotocatalíticas

A atividade fotocatalítica das amostras resultantes foi avaliada pela degradação de RhB sob irradiação de luz Xe, Fig. 4. Após a imersão dos fotocatalisadores, as soluções de RhB foram agitadas por 40 min no escuro para estabelecer o equilíbrio de adsorção-dessorção com o objetivo de eliminar a interferência de adsorção. A Figura 4a mostra a evolução dos espectros de absorção durante a fotodegradação de soluções RhB por ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário sob iluminação de luz Xe em função do tempo. Os picos de absorção centrados em 554 nm correspondem ao pico de absorção característico de RhB. Devido à fotodegradação de RhB, a força do pico diminuiu conforme a concentração de RhB diminuiu. Depois de agitar a solução por 40 min no escuro, apenas uma pequena diminuição na intensidade do pico de absorção é observada para RhB, o que indica uma adsorção fraca do corante do nanocompósito. Após irradiação por 20 min, o pico de absorção característico de RhB quase desapareceu, implicando em degradação quase completa do corante na solução. Sob condições semelhantes de irradiação de luz Xe, a degradação fotocatalítica de RhB com diferentes fotocatalisadores é comparada na Fig. 4b. Os fotocatalisadores de TiO monofásico ₂ e ATP mostrou menor taxa de degradação do que 50% sob irradiação de 60 min, enquanto Ag ₃ PO ₄ exibiu degradação fotocatalítica muito mais forte e rápida, em bom acordo com relatórios anteriores sobre fotocatálise de TiO ₂ e Ag ₃ PO ₄ [18]. Ag ₃ PO ₄ foi relatado como um fotocatalisador forte, mas sua estabilidade da atividade fotocatalítica é baixa e seu custo é alto. Os nanocompósitos ternários revelaram uma taxa de degradação rápida de cerca de 81,1% somente após 3 min de irradiação e degradação quase completa após 20 min de irradiação, que são obviamente maiores do que a do Ag ₃ monofásico PO ₄ e outros fotocatalisadores compostos binários, incluindo ATP / Ag ₃ PO ₄ e TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ como visto na Fig. 4b. O ATP tem pouca atividade fotocatalítica, mas tem sido relatado com boa capacidade de adsorção, [19] o que facilita a adesão das moléculas de corante à sua superfície e resulta em uma maior taxa de degradação de RhB pelo ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ fotocatalisadores nanocompósitos ternários. Curiosamente, o ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ fotocatalisadores mostraram maior eficiência de degradação fotocatalítica do que TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ ou Ag ₃ PO ₄ com o mesmo peso. Como resultado, a quantidade de aplicação de Ag ₃ de alto custo PO ₄ É reduzido.

a Espectros de absorção de UV-vis das soluções de RhB degradadas fotocatalíticas pelo ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário em momentos diferentes. b Degradação fotocatalítica de RhB com diferentes fotocatalisadores sob irradiação solar simulada

A estabilidade dos fotocatalisadores para fotodegradação de RhB sob irradiação de luz Xe foi avaliada por experimentos fotocatalíticos repetidos. Teste semelhante também foi realizado em Ag ₃ PO ₄ para comparação. Após cada execução de degradação fotocatalítica, os fotocatalisadores foram separados, lavados, secos e, em seguida, reciclados para a próxima execução. A concentração inicial de RhB e a dosagem do fotocatalisador foram mantidas consistentes durante cada execução da degradação fotocatalítica. Os resultados são mostrados na Fig. 5. Após cada execução, a atividade de Ag ₃ PO ₄ diminuiu significativamente como esperado [20]. No processo fotocatalítico, os sítios ativos foram cobertos por Ag aparecendo na superfície de Ag ₃ PO ₄ partículas. A atividade fotocatalítica do ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósito ternário permaneceu inalterado mesmo após cinco ciclos de fotodegradação de RhB. Este resultado indica que a fotocatálise é muito estável em ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósitos ternários.

Degradação fotocatalítica repetida de RhB com Ag ₃ PO ₄ (quadrados abertos vermelhos) e ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósitos ternários (círculos pretos sólidos) sob irradiação solar simulada

Possível mecanismo no processo fotocatalítico

Nos processos de degradação fotocatalítica, as espécies reativas comuns de oxigênio incluem • radicais OH, O ₂ ^{• -} radicais e buracos (h ⁺ ) [2] Os experimentos de captura foram realizados para monitorar as espécies reativas de oxigênio envolvidas no processo fotocatalítico de ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósitos sobre RhB. Três produtos químicos de terc-butanol (TBA), benzoquinona (BQ) e etilenodiaminotetraacetato dissódico (Na ₂ -EDTA) foram usados como captadores de radicais • OH, O ₂ ^{• -} radicais e buracos, respectivamente. [9] Os resultados experimentais sob irradiação de luz Xe são mostrados na Fig. 6. A introdução de 1 mM TBA (• eliminador de radical OH) não tem nenhuma influência óbvia na atividade fotocatalítica do fotocatalisador composto (Fig. 6b). Este resultado indicou que os radicais OH · não são as principais espécies de oxigênio ativo no processo fotocatalítico. A adição de 1 mM BQ (O ₂ ^{• -} eliminador de radical) reduz o grau de degradação fotocatalítica de RhB para 42% em 60 min (Fig. 6c), o que indica que O ₂ ^{• -} os radicais dão uma contribuição importante, mas apenas segmentar, para o desempenho fotocatalítico. Depois de adicionar o limpador de buracos Na ₂ -EDTA (1 mM) no sistema fotocatalítico, a atividade de degradação fotocatalítica de ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ nanocompósitos é quase completamente suprimido (Fig. 6d), e o grau de degradação de RhB diminui para menos de 5% após 60 min. Este resultado implica que os orifícios desempenham um papel fundamental na degradação fotocatalítica. Em conseqüência, buracos e O ₂ ^{• -} radicais são os principais radicais reativos no ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ processo fotocatalítico degradando RhB sob irradiação de luz Xe.

Experimentos de captura de espécies reativas de ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ fotocatalisador composto

Com base na discussão mencionada acima, um possível mecanismo fotocatalítico foi proposto para explicar a degradação fotocatalítica de RhB por ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ fotocatalisadores compostos ternários, como mostrado na Fig. 7. Os potenciais para banda de condução (CB) e banda de valência (VB) de TiO ₂ são - 0,5 eV vs. NHE, e + 2,70 eV vs. NHE, respectivamente [21, 22]. Esses valores são mais negativos que os de Ag ₃ PO ₄ (CB + 0,45 eV vs. NHE, VB + 2,97 eV vs. NHE) [3, 16] e ATP (CB - 0,25 eV vs. NHE, VB + 3,50 eV vs. NHE). Portanto, os elétrons gerados por foto no CB do TiO ₂ pode ser facilmente transferido para Ag ₃ PO ₄ , enquanto os orifícios fotoinduzidos no VB de Ag ₃ PO ₄ irá migrar para o de TiO ₂ , que promove a separação efetiva de pares elétron-buraco foto-gerados e diminui a probabilidade de recombinação de elétrons e buracos. Como resultado, o ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ fotocatalisador composto pode exibir atividades fotocatalíticas mais altas do que Ag ₃ de fase única PO ₄ . Enquanto isso, os buracos no VB do TiO ₂ , que tem fortes características de oxidação, não só pode acelerar significativamente as taxas de reação fotocatalítica de degradação de RhB, mas também pode oxidar H ₂ O para gerar O ₂ . O potencial de redução de O ₂ ^{• -} é - 0,28 eV, enquanto os potenciais de CB para TiO ₂ e Ag ₃ PO ₄ são - 0,3 e + 0,45 eV, respectivamente. Portanto, o resultado O ₂ na superfície dos fotocatalisadores, então, poderiam capturar elétrons fotogerados para produzir O ₂ ^{• -} radicais e o Ag ⁺ íons em Ag ₃ PO ₄ poderia ser protegido da fotredução em Ag metálico (Ag ⁺ + e ^- → Ag) uma vez que os elétrons foram consumidos na reação com O ₂ . Em conseqüência, o fotocatalisador composto com TiO ₂ e Ag ₃ PO ₄ mostra uma estabilidade muito maior do que o Ag ₃ monofásico PO ₄ fotocatalisador.

Mecanismo fotocatalítico proposto de ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ compósitos

Conclusões

Em conclusão, sintetizamos ATP / TiO ₂ / Ag ₃ PO ₄ composto ternário por meio de um método simples:TiO ₂ nanopartículas foram absorvidas na superfície do ATP para formar uma estrutura binária e, em seguida, Ag ₃ PO ₄ nanopartículas foram depositadas em ATP / TiO ₂ compósito por meio de interação eletrostática. A junção heterogênea formada no compósito ternário melhora a eficiência e estabilidade fotocatalítica. Em comparação com Ag ₃ puro PO ₄ fase, este tipo de fotocatalisador composto não apenas reduz o consumo do metal precioso prata em maior extensão, mas também melhora a eficiência dos fotocatalisadores. Nossos resultados fornecerão orientação para projetar compósitos à base de Ag para aplicação fotocatalítica.