home Tecnologia de manufatura Equipamentos de Fabricação
Manufaturação industrial
Internet das coisas industrial | Materiais industriais | Manutenção e reparo de equipamentos | Programação industrial |
home  MfgRobots >> Manufaturação industrial >  >> Industrial materials >> Nanomateriais

Determinação da atividade catalítica de nanopartículas de TiO2 dopadas com metal de transição usando análise espectroscópica de superfície

Resumo


O TiO modificado 2 nanopartículas (NPs) para aumentar suas atividades catalíticas por dopagem com os cinco metais de transição (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) foram investigadas usando várias técnicas de análise de superfície, como microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia Raman, varredura microscopia de transmissão de raios-X (STXM) e espectroscopia de fotoemissão de alta resolução (HRPES). Para comparar as atividades catalíticas destes TiO dopado com metal de transição 2 nanopartículas (TM-TiO 2 ) com os do TiO 2 NPs, monitoramos seus desempenhos na oxidação catalítica de 2-aminotiofenol (2-ATP) usando HRPES e na oxidação de 2-ATP em solução aquosa por meio de medidas eletroquímicas (EC). Como resultado, investigamos claramente que o aumento das estruturas de defeito induzidas pelo metal de transição dopado estão intimamente correlacionadas com o aumento das atividades catalíticas de TiO 2 NPs e confirme que TiO dopado com Fe e Co-dopado 2 NPs podem atuar como catalisadores eficientes.

Histórico


Por várias décadas, é bem conhecido que o óxido de titânio (TiO 2 ) tem uma atividade catalítica eficaz e de baixo custo, então TiO 2 tem recebido atenção significativa por causa de suas várias aplicações em células solares, fotocatálise e catálise eletroquímica [1,2,3,4,5,6,7]. Embora TiO 2 é um material promissor, o TiO 2 (estruturas rutilo ou anátase) tem intervalo de banda relativamente amplo (E g =3,0 ~ 3,2 eV), e esta largura permite absorver apenas luz UV. Portanto, esforços significativos têm sido aplicados para estreitar o gap e aumentar a atividade catalítica. Por esse motivo, uma inserção de elementos estranhos como dopantes tem sido amplamente realizada para estreitar o bandgap desde o elemento de impureza no TiO 2 pode modificar os estados da borda da banda.

Portanto, nossa estratégia é inserir metais de transição como dopantes no TiO 2 NPs para aprimorar o desempenho catalítico do TiO 2 NPs significativamente, porque podem aumentar as estruturas de defeito do TiO 2 NPs, que está intimamente relacionado ao aumento da atividade catalítica [8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18]. Para um estudo mais aprofundado de pesquisas anteriores [19, 20], realizamos a inserção de vários íons de metal de transição (TM + ) em TiO 2 e então comparou as atividades catalíticas do TiO 2 NPs contendo os vários dopantes de metal de transição com aqueles TiO 2 NPs. A partir disso, podemos avaliar a eficácia dos dopantes de metal de transição para TiO 2 NPs e comparar atividades fotocatalíticas entre vários metais de transição juntos.

Em nosso estudo, fabricamos com sucesso os cinco TiO dopados com metal de transição 2 NPs (TM-TiO 2 ; TM =Cr, Mn, Fe, Co e Ni) com um processo de termossíntese (consulte a seção “Métodos”). Primeiro comparamos as morfologias e propriedades eletrônicas dos cinco TM-TiO 2 com TiO 2 NPs usando microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia Raman e microscopia de raios-X de transmissão de varredura (STXM). E então, avaliamos suas capacidades catalíticas oxidando 2-aminotiofenol (2-ATP) em condições de ultra-alto vácuo (UHV) (uma pressão de base abaixo de 9,5 × 10 −11 Torr) com iluminação de luz ultravioleta de 365 nm usando espectroscopia de fotoemissão de alta resolução (HRPES) e mudanças de voltamograma cíclico (CV) na fase de solução usando eletroquímica. Essas reações e análises também foram realizadas para determinar o mecanismo da reação de oxidação catalítica.

Métodos

Preparação das soluções precursoras


Preparamos cada solução precursora com uma síntese de um vaso. As quantidades desejadas dos dopantes de metal de transição (TM) foram adicionadas na forma TM (NO 3 ) x ∙ n H 2 O (nitrato de metal n -hidrato; TM =Cr, Mn, Fe, Co ou Ni) como frações molares em relação ao TiO 2 (TM / (TM + TiO 2 )), que foram usados ​​como dopantes. Todas as substâncias foram adquiridas da Sigma-Aldrich. As soluções precursoras são agitadas durante 10 min. 2-Aminotiofenol (2-ATP, Sigma Aldrich, pureza de 97%) e Nafion (Sigma Aldrich, 5% em peso em um álcool alifático de baixo peso molecular e água) foram adquiridos na Sigma-Aldrich. Comprimidos de solução salina tamponada com fosfato (PBS) são adquiridos na Gibco.

Preparação do Disperso TM-TiO 2 Soluções


Hidróxido de tetrametilamônio (TMAOH) (1,2 g) foi diluído com água bidestilada (DDW, 22,25 g). Isopropóxido de titânio (TTIP, 3,52 g) foi diluído com isopropanol (3,5 g). Ambas as soluções foram agitadas separadamente durante 10 min. TiO branco 2 apareceu adicionando a solução de TTIP gota a gota à solução de TMAOH à temperatura ambiente. E então, as quantidades desejadas (5% molar) dos dopantes de metal de transição foram adicionadas a cada solução de gel sintético em um banho de óleo a 80 ° C com agitação. Após aproximadamente 10 min, a solução de gel sintético tornou-se uma solução transparente. As soluções foram transferidas para autoclaves revestidas com teflon e, em seguida, aquecidas a 220 ° C por 7 h em um forno de convecção. O TM-TiO 2 resultante (Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 , Fe-TiO 2 , Co-TiO 2 e Ni-TiO 2 ) foram filtrados e lavados com DDW para remover qualquer resíduo.

Fabricação de TM-TiO 2 -GCE modificado por fião e medições eletroquímicas de oxidação de 2-ATP


A oxidação eletroquímica de 2-ATP foi investigada usando eletrodos de carbono vítreo (GCEs) modificados com TM-TiO 2 . Para cada TM, uma massa de 4,0 mg de TM-TiO 2 foi disperso em 2,0 ml de água destilada contendo 50 μl de Nafion e, em seguida, misturado usando um processador ultrassônico por 5 min para obter o TM-TiO homogêneo 2 - Mistura de afião. Em seguida, um volume de 20 μl da mistura foi colocado em um GCE e foi seco a 80 ° C em uma estufa pré-aquecida por 30 min. Um voltamograma cíclico (CV) de 0,01 M 2-ATP em PBS foi obtido para cada TM-TiO 2 -Nafion GCE modificado.

Caracterizações


A morfologia e a distribuição de tamanho das nanopartículas fabricadas foram analisadas usando microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FE-SEM, FEI Inspect F50, operando a 10 kV). Os espectros Raman foram obtidos usando um espectrômetro (Horiba, ARAMIS) com um Ar + laser de íon CW (514,5 nm). Os resultados da microscopia de transmissão de varredura de raios-X (STXM) com resolução de 25 nm foram obtidos na linha de luz 10A do Pohang Accelerator Laboratory (PAL). STXM foi usado para obter pilhas de imagens usando espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) para eliciar o metal de transição dopado L -edge, Ti L -edge e O K espectros de borda. Experimentos de espectroscopia de fotoemissão de alta resolução (HRPES) foram realizados em um analisador de elétrons (SES-100, Gamma-Data Scienta) na linha de luz 8A2 de PAL para identificar a estrutura eletrônica. O S 2 p os espectros do nível do núcleo foram registrados com um analisador de energia de elétrons. Um GCE com diâmetro de 2 mm foi usado como eletrodo de trabalho e um fio Pt com diâmetro de 1 mm foi usado como contraeletrodo, enquanto o eletrodo de referência foi Ag / AgCl (3 M KCl).

Resultados e discussão


Para obter caracterizações mais detalhadas das estruturas eletrônicas, primeiro obtivemos o Ti L -edge e O K espectros de adsorção de raios-X (XAS) para TiO 2 NPs e os cinco TM-TiO 2 (Fig. 1) usando STXM. As regiões pretas das imagens inseridas mostradas na Fig. 1a-f são originadas do TiO 2 NPs e TM-TiO 2 . Em primeiro lugar, a forma do e g orbital localizado em ~ 460 eV para o Ti L 2,3 -edge XAS spectra indica a presença de anatase TiO típico 2 estrutura em todo TiO 2 NPs e os cinco TM-TiO 2 [21]. No entanto, quando TiO 2 NPs são dopados com Fe 3+ (Fig. 1d) e Co 3+ íon (Fig. 1e), a razão das intensidades dos picos t 2g (457,4 eV) e e g (459 ~ 460 eV) diminui abaixo daqueles da anatase TiO 2 e outro TM-TiO 2 (Cr-TiO 2 , Mn- TiO 2 e Ni-TiO 2 ), que indica a presença de um campo de cristal fraco ou um incremento no número de átomos de Ti sub-coordenados. Em outras palavras, essas diferenças se devem aos diferentes dopantes, que produzem diferentes estruturas de defeitos nas nanopartículas. Os pequenos dupletos em 456,0 e 456,6 eV nessas figuras correspondem ao Ti 3+ Estado; é bem conhecido que o dopagem de metal aumenta a estrutura do defeito superficial [22, 23]. O O K -edge espectros XAS do TiO 2 NPs e cinco TM-TiO 2 contêm quatro picos em 529,9, 532,3, 537,9 e 543,7 eV [24, 25]. Conforme mencionado na introdução, o objetivo principal deste estudo é investigar os estados eletrônicos do TM-TiO 2 e os efeitos em suas atividades catalíticas. Curiosamente, o O K Os espectros de borda mostram uma estrutura eletrônica bastante diferente dependendo dos dopantes de metal de transição. Conforme mostrado em O K - bordas, os picos são devidos à transição do O 1 s estado para o desocupado p estado, e do O 2 p estado para o O 2 p –Ti 3 d estado orbital híbrido, respectivamente. As formas e intensidades do O K picos de borda para Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 e Ni-TiO 2 são muito semelhantes aos de anatase TiO 2 NPs. No entanto, o O K - bordas de Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 indicam menos do orbital híbrido (538 e 543 eV) do que do O 2 simples p transição (532,6 eV). Em outras palavras, os orbitais de Fe e Co-dopantes são menos hibridizados com o O 2 p orbital incluindo TiO 2 de acordo com os espectros, que está relacionado às atividades catalíticas e será discutido novamente.

Espectro XAS (Ti L 2,3 -edge e O K -edge) e as imagens empilhadas correspondentes para a anatase TiO 2 , b Cr-TiO 2 , c Mn-TiO 2 , d Fe-TiO 2 , e Co-TiO 2 , e f Ni-TiO 2 (5 mol% TM-TiO 2 NPs). O tamanho da imagem empilhada é de 1 μm × 1 μm (a barra de escala é de 200 nm)

Também medimos os espectros Raman de TiO 2 NPs e os cinco TM-TiO 2 . Conforme mostrado na Fig. 2, as estruturas eletrônicas entre TM-TiO 2 também diferem em comparação com anatase TiO 2 modestamente, de acordo com os resultados espectroscópicos Raman. As seis amostras produzem desvios Raman em cerca de 395 (B 1g ), 514 (A 1g ), e 636 cm −1 (E g ), e eles indicam anatase TiO típico 2 picos [26]. Além disso, descobrimos que cada amostra mostra picos induzidos por metal de transição dopado (Cr 2 O 3 :675,3 cm −1 , MnO:644,5 cm −1 , Fe 2 O 3 :614,2 cm −1 , Co 2 O 3 :657,1 cm −1 e NiO:564,8 cm −1 ) Curiosamente, descobrimos que os íons de metal de transição dopados foram transformados em formas estáveis ​​de óxido de metal e a intensidade de E g pico de TiO 2 NPs era um pouco menor para TM-TiO 2 do que para anatase TiO 2 NPs. Também adquirimos as imagens SEM (Fig. 2) do TiO 2 NPs e os cinco TM-TiO 2 para determinar suas morfologias de superfície. As imagens SEM mostram que eles têm diferentes características estruturais e tamanhos. Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 , Fe-TiO 2 , Co-TiO 2 e Ni-TiO 2 têm formas redondas ou retangulares uniformes com tamanhos de ~ 26, ~ 10, ~ 15, ~ 18 e ~ 16 nm, respectivamente. Estes cinco TM-TiO 2 (TM =Cr, Mn, Fe, Co e Ni) são significativamente menores do que a anatase TiO 2 NPs (~ 40 nm:Fig. 2a). Portanto, é possível que os íons Cr, Mn, Fe, Co e Ni modifiquem a estrutura do TiO 2 NPs e, então, podem atuar como locais de nucleação que auxiliam na formação de partículas finas.

O espectro Raman de monodisperso 5 mol% TM-TiO 2 : a anatase TiO 2 , b Cr-TiO 2 , c Mn-TiO 2 , d Fe-TiO 2 , e Co-TiO 2 , e f Ni-TiO 2 e as imagens SEM correspondentes, respectivamente

A fim de examinar os estados eletrônicos modificados induzidos pelos dopantes de metal de transição em mais detalhes, registramos o metal de transição L -edge espectros XAS. A Figura 3a-e revela claramente as estruturas eletrônicas dos cinco dopantes de metal de transição incluídos no anatase TiO 2 NPs. O espectro na Fig. 3a com picos em 576,0 e 577,0 eV com um ombro 578,4-eV corresponde ao típico Cr 3+ L 3 resultados de borda para Cr-TiO 2 [27]. O pico agudo na Fig. 3b em 639,2 eV com um pequeno recurso em 640,7 eV corresponde a outro Mn 2+ L 3 resultados de borda [28]. O pico agudo na Fig. 3c em 708,5 eV com um pequeno pico em 706,6 eV corresponde a outro Fe 3+ L 3 resultados de borda [29, 30]. O dupleto na Fig. 3d em 776,8 e 777,6 eV é o do Co 3+ L 3 -edge [27]. Finalmente, o pico agudo em 850,3 eV na Fig. 3e com um pequeno pico em 852,2 eV é o Ni 2+ típico L 3 espectro de borda [30]. Esses resultados estabelecem os estados eletrônicos dos metais de transição dopados:Cr 2 O 3 , MnO, Fe 2 O 3 , Co 2 O 3 e NiO, respectivamente.

O metal de transição dopado L -edge e Ti L espectros XAS de borda de 5 mol% TM-TiO 2 : a e f Cr-TiO 2 , b e g Mn-TiO 2 , c e h Fe-TiO 2 , d e eu Co-TiO 2 , e e e j Ni-TiO 2 . k O gráfico da proporção entre o pico pré-borda a e t 2g pico para TiO básico 2 e os cinco TM-TiO 2

Um de nosso foco é esclarecer as estruturas de defeitos induzidos por dopantes de metal de transição do TM-TiO 2 neste estudo. Conforme mostrado na Fig. 3f – j, podemos notar que as intensidades para o Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 dos dois picos pré-borda em 456,7 e 457,4 eV são maiores do que aqueles de Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 e Ni-TiO 2 (marcado a) indicando que esses picos são devidos a estruturas com defeito de superfície (Ti 3+ estado) [31]. As razões das intensidades do pico pré-borda (a) e do t 2g pico são 0,11, 0,127, 0,140, ​​0,224, 0,238 e 0,113 para TiO 2 , Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 , Fe-TiO 2 , Co-TiO 2 e Ni-TiO 2 , respectivamente (ver Fig. 3k). Este resultado significa que o Ti 3+ estado está presente em números maiores em Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 .

Seguindo a confirmação da dopagem do metal de transição pela análise de superfície, investigamos as modulações do gap tomando os espectros da banda de valência como mostrado na Fig. 4. A anatase TiO 2 foi relatado ter um gap de ~ 3,2 eV [32]. Como mostrado nos espectros de banda de valência da Fig. 4a, a banda de valência máxima de TM-TiO 2 muda para baixo em relação ao nível de Fermi (E F ) de 3,10 a 1,81 eV (2,56 eV, Cr-TiO 2 ; 2,52 eV, Mn-TiO 2 ; 2,07 eV, Fe-TiO 2 ; 1,81 eV, Co-TiO 2 ; e 2,61 eV, Ni-TiO 2 ) A partir disso, podemos estimar que o doping do metal de transição dá origem ao estreitamento do gap porque TiO 2 é um material semicondutor altamente tipo n e E F no semicondutor tipo n fica perto da banda de condução. Estreitando o gap de TM-TiO 2 resultou de seu aprimoramento de estruturas defeituosas.

a Espectro de valência e b visão ampliada da borda da banda de valência de anatase TiO 2 e os cinco TM-TiO 2 . c O gráfico dos valores máximos da banda de valência de TiO 2 e os cinco TM-TiO 2

Como resultado, podemos concluir que os metais de transição dopados fazem estruturas defeituosas de TiO 2 NPs e, em seguida, contribuem para diminuir a lacuna de banda em TM-TiO 2 (em especial Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 ) Com essa compreensão das variações das estruturas e propriedades eletrônicas dos cinco TM-TiO 2 , agora comparamos os efeitos da dopagem com metais de transição como um ponto de suas atividades catalíticas.

Reação redox eletroquímica na fase aquosa


Os CVs foram obtidos em uma solução de PBS contendo 0,01 M 2-ATP em vários tipos de GCEs irradiados por luz UV de comprimento de onda de 365 nm. Como mostrado na Fig. 5g, uma corrente de oxidação lenta é observada em um GCE vazio por causa da oxidação intrinsecamente lenta de 2-ATP. Para aumentar a corrente associada à oxidação de 2-ATP, GCEs modificados com o TiO 2 e TM-TiO 2 - Os catalisadores de afião são fabricados e testados, com os resultados mostrados na Fig. 5. As correntes associadas à oxidação do 2-ATP são 6,9 (± 1,4) μA e 7,1 (± 1,6) μA ao usar os GCEs modificados com o Fe- TiO 2 e Co-TiO 2 , respectivamente - significativamente maior (ou seja, 4,6 e 4,7 vezes maior) do que o valor de 2,0 μA observado ao usar apenas o GCE vazio (Fig. 5h). Em contraste, as correntes geradas ao usar o anatase TiO 2 NPs, Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 e Ni-TiO 2 são apenas 2,7 (± 0,4) μA, 4,4 (± 1,1) μA, 2,8 (± 0,5) μA e 2,9 (± 0,7) μA, respectivamente, que são ligeiramente (1,8, 2,9, 1,86 e 1,93 vezes), mas não significativamente maior do que para o eletrodo desencapado. Esses resultados revelam a importância do tipo de TM-TiO 2 para catalisar reações de oxidação, mesmo quando usar pequenas quantidades (5 mol%) do metal de transição dopado, e indicar especificamente o Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 para serem bons catalisadores para a oxidação de 2-ATP.

a - f CVs (a uma taxa de varredura de 50 mV / s) em PBS contendo 0,01 M 2-ATP em um GCE vazio (linhas pretas) ou GCEs modificados (linhas vermelhas) com 5 mol% a anatase TiO 2 , b Cr-TiO 2 , c Mn-TiO 2 , d Fe-TiO 2 , e Co-TiO 2 , e f Ni-TiO 2 . g Uma corrente de oxidação lenta observada em um GCE vazio devido à oxidação intrinsecamente lenta do 2-ATP. h Correntes catalíticas resultantes da oxidação eletroquímica de 2-ATP para os vários tipos de anatase TiO 2 e os cinco TM-TiO 2

Oxidação fotocatalítica de 2-ATP


Também determinamos as atividades catalíticas diretas do TM-TiO 2 na oxidação de moléculas 2-ATP. O S 2 p espectros de nível de núcleo de anatase TiO 2 e 5 mol% TM-TiO 2 foram obtidos com HRPES após 180 l de 2-ATP de exposição na presença de oxigênio sob iluminação de luz UV 365 nm (ver Fig. 6a-f). Esses espectros contêm três 2 p distintos 3/2 picos em 161,5, 162,9 e 168,6 eV, que são atribuídos a S1, o estado ilimitado C-SH, S2, o estado ligado, e S3, ácido sulfônico (SO 3 H), respectivamente. É bem conhecido que o ácido sulfônico é um produto da oxidação dos grupos tiol [33, 34]. Portanto, podemos monitorar a oxidação do 2-ATP medindo a razão das intensidades dos picos S3 e S1. A Figura 6a-f confirma que Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 atuam como fotocatalisadores eficazes. As razões das intensidades são 0,07, 0,12, 0,10, 0,27, 0,29 e 0,08 para anatase TiO 2 NPs, Cr-TiO 2 , Mn-TiO 2 , Fe-TiO 2 , Co-TiO 2 e Ni-TiO 2 , respectivamente, ou seja, as razões de Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 também são maiores do que as das outras nanopartículas (ver Fig. 6g). Este resultado está intimamente relacionado com o número de estruturas de defeito no TM-TiO 2 mostrado na Fig. 3. Nas medições STXM, confirmamos que Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 contém mais Ti 3+ estados de defeito (ou seja, estruturas de defeito de superfície). Assim, esses resultados indicam que o aumento do número de Ti 3+ estruturas defeituosas estão intimamente relacionadas com o aumento da atividade catalítica [7]. Como resultado, o Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 , que contém muitos Ti 3+ estados de defeito, têm atividades catalíticas mais elevadas.

(Painel esquerdo) HRPES S 2 p espectros de nível de núcleo obtidos após as oxidações catalíticas de 180 L 2-ATP (a exposição de saturação em nosso sistema) em anatase TiO 2 e 5 mol% TM-TiO 2 ( a TiO 2 , b Cr-TiO 2 , c Mn-TiO 2 , d Fe-TiO 2 , e Co-TiO 2 , e f Ni-TiO 2 ) (Painel direito) g O gráfico para razão de intensidade entre S3 (- SO 3 H) e S1 (- SH) de anatase TiO 2 e os cinco TM-TiO 2 , indicando suas atividades catalíticas na oxidação de 2-ATP, para exposições de 180 l sob luz UV de 365 nm

Por esta razão, podemos considerar três fatores (dependência do estado de carga, dependência da estrutura do defeito da superfície e hibridização entre os metais de transição dopados e TiO 2 ), que pode causar o aumento das atividades catalíticas de TM-TiO 2 . No início, o efeito do estado de carga eletrônica também foi investigado usando a medição STXM. Conforme mostrado na Fig. 3a-e, confirmamos que os íons de metais de transição Cr, Fe e Co têm o TM 3+ estados de carga, enquanto Mn e Ni têm o TM 2+ estados de carga. Portanto, podemos concluir que não há correlação entre os estados de carga do elétron dos dopantes e a atividade catalítica do TM-TiO 2 . Em segundo lugar, verificamos a dependência da estrutura do defeito superficial. Comparando a razão das intensidades do pico pré-borda (A) e o t 2g pico mostrado na Fig. 3, confirmamos que o número de estrutura de defeito de superfície está na ordem de Co-TiO 2 > Fe-TiO 2 > Mn-TiO 2 > Cr-TiO 2 > Ni-TiO 2 > TiO 2 . Como afirmado anteriormente, Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 exibem um claro aumento na atividade catalítica. Com o aumento das estruturas de defeitos de superfície, as atividades catalíticas do TM-TiO 2 aumentar. Ao monitorar as proporções pré-borda, observamos clara dependência da estrutura do defeito da superfície no aumento da atividade catalítica. Consequentemente, a estrutura do defeito superficial influencia apenas no aumento da atividade catalítica de TM-TiO 2 .

Finalmente, outra explicação razoável é que de acordo com o O K -edge XAS mostrado na Fig. 2, uma maior proporção de estados de oxigênio menos hibridizados (538 e 543 eV) aparece em Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 do que no outro TM-TiO 2 . Essas transições do metal de transição dopado 3 d para o O 2 p estado desocupado pode facilitar a remoção de átomos de oxigênio do TiO 2 nanopartículas e aumentam a oxidação catalítica de 2-ATP devido ao local de vacância de oxigênio do TiO 2 é um site ativo. Conclusivamente, dopando o TiO 2 nanopartículas com Fe ou Co produzem um aumento maior nas atividades catalíticas para a oxidação do 2-ATP do que a dopagem com Cr, Mn ou Ni.

Conclusões


TM-TiO 2 sintetizados com um método de termossíntese foram examinados com várias técnicas de análise de superfície. Para comparar as atividades catalíticas dos cinco TM-TiO 2 com o anatase TiO 2 NPs, monitoramos seus efeitos na oxidação fotocatalítica de moléculas de 2-ATP usando HRPES e oxidação de 2-ATP usando medições de EC. Dependendo dos metais de transição dopados, investigamos claramente que o aumento das estruturas defeituosas e a menor hibridização induzida pelos metais de transição dopados afetam as atividades catalíticas aumentadas. Em particular, Fe 3+ e Co 3+ íons geram discrepâncias de estado de oxidação mais eficazes, ou seja, mais Ti 3+ estruturas de defeitos e transformações de superfície do que os outros íons de metal (Cr 3+ , Mn 2+ e Ni 2+ ) Como resultado, descobrimos que as propriedades catalíticas do Fe-TiO 2 e Co-TiO 2 são superiores aos de anatase TiO 2 NPs e outros TM-TiO 2 (TM =Cr, Mn e Ni).

Abreviações

HRPES:

Espectroscopia de fotoemissão de alta resolução
SEM:

Microscopia eletrônica de varredura

Nanomateriais

  • Metal
  • Resina
  • fibra
  • Material compósito
  • Nanomateriais
  • Materiais Poliméricos
  • biológico
  • Corante
  • Especiarias
    1. Análise da causa raiz usando o método dos 5 porquês
    2. Nanopartículas de FePO4 biocompatíveis:entrega de drogas, estabilização de RNA e atividade funcional
    3. Preparação e atividade de hidrogenação catalítica aprimorada de nanopartículas de Sb / Palygorskite (PAL)
    4. Efeito da distribuição de nanopartículas de ouro em TiO2 nas características ópticas e elétricas de células solares sensibilizadas por corante
    5. Propriedades de formação e luminescência de Al2O3:Nanocompósitos de SiOC na base de nanopartículas de alumina modificados por feniltrimetoxisilano
    6. Atividades fotocatalíticas aprimoradas por nanopartículas de Au-plasmônica em fotoeletrodo nanotubo de TiO2 revestido com MoO3
    7. Matrizes de nanotubos de TiO2:fabricadas por modelo Soft-Hard e a dependência do tamanho do grão do desempenho de emissão de campo
    8. Adepto verde na síntese e estabilização de nanopartículas de cobre:​​atividades catalíticas, antibacterianas, citotoxicidade e antioxidantes
    9. Atividade antibacteriana de solução de nanopartículas de prata / quitosana preparada in situ contra cepas de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina
    10. Efeito do agente de peptização ácida na relação anatase-rutilo e desempenho fotocatalítico de nanopartículas de TiO2