Добавить новость
smi24.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.

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








Marins Park Hotel Нижний Новгород – партнёр фестиваля «ПАРИ ФЕСТ 2025»

«Прошли два удара»: Гребенщиков рассказал свою версию драки с Пирцхалавой

Говорим о ВИЧ — в эфире, на улицах, в сети

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая


Jovic set for new opportunity after leaving Milan as free agent

Trump’s threatened 40% tariff on ‘transshipped’ goods tries to target China and its manufacturing strength

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle


ЦБ РФ: количество жалоб на страховщиков в ОСАГО уменьшилось на 62 %

Huawei Pura 80 Ultra и Pro установили рекорд по предзаказам в России

juvenile. Bluebird - cлеток, Восточная сиалия

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая


Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole

DeepMind CEO makes big brain claims, saying AGI could be here within 'five to 10 years' and cause humanity to experience widespread change that's '10 times bigger than the Industrial Revolution, and maybe 10 times faster'

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

Раскрой потенциал Мистера Террифика из DC Worlds Collide с этим гайдом



ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

Стало известно, как выглядит любимая квартира Татьяны Булановой

«REC. Гран-При Авторадио»: гонка на выносливость снова в Москве

При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)


Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая

Стало известно, почему на самом деле скончался сын Ирины Безруковой, и при чем тут секта

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

Gayazov$ Brother$ в Зеленом театре ВДНХ! Like FM дарит билеты


Красноярский спектакль покажут в Театре Образцова

В аэропортах Минвод и Ставрополя задерживается прибытие девяти рейсов

Источник: «Спартак» сделал предложение Джику

В Тимирязевском районе начали строить новый ЖК


Александрова снизилась в рейтинге в борьбе за титул WTA

Уровень «мастерса»: как Хачанов вышел в финал супертурнира в Торонто

Российский теннисист Рублев проиграл американцу Фритцу в четвертьфинале турнира ATP

Хачанов вышел в финал «Мастерса» в Торонто, новый трансфер ЦСКА. Главное к утру


Более 165 тысяч пассажиров перевезли пригородные поезда с начала года

В Тимирязевском районе начали строить новый ЖК

Расписание двух пригородных поездов в Брянской области изменят 12 августа

Жительницу Братска вылечили от неизлечимой таблетками эпилепсии


Музыкальные новости

Продвижение в TikTok для Певцов, Музыкантов, Артистов.

Звёзды NILETTO и Ольга Кормухина выступят в Прокопьевске на День шахтёра

Фронтмен Black Sabbath Оззи Осборн умер в 76 лет от прогрессирующей болезни

Рэпер Тимати и его невеста Валентина Иванова стали родителями


Стало известно, как выглядит любимая квартира Татьяны Булановой

«REC. Гран-При Авторадио»: гонка на выносливость снова в Москве

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

Наталья Рудик назначена директором по продуктам ERM и BPM в компании «НЕКСТБИ»


ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

Имущество Чубайса оформили приговором // Обвиняемые в хищении имущества экс-главы «Роснано» получили сроки

Заворотнюк снялась в обтягивающем комбинезоне через четыре месяца после родов

Рейс, застрявший в «Шереметьево», пассажиров переведут на запасный самолет


В Москве пара в масках и с пистолетом ограбили почту и похитили 4,8 млн рублей

В каких городах России популярен Haval Jolion

Иногородним пользователям каршеринга в Москве придется пройти верификацию на mos.ru

На западе Москвы 9 августа закроют движение автомобилей


Эксперт рассказал причины, по которым Запад и Киев пытаются вмешаться в переговоры между Путиным и Трампом

Президент ОАЭ на русском языке рассказал о прошедшей встрече с Путиным

Путин подчеркнул важность престижности сельскохозяйственных профессий

Трамп без давления: встреча с Путиным вызвала недовольство в ЕС




В библиотеке №183 им. Данте Алигьери с сентября начнут работу новые группы программы «Московское долголетие»

Грабители в медицинских масках похитили 5 млн: детали ограбления почты в Москве

Собянин: В Коммунарке открылся новый филиал поликлиники «Троицкая»

Врач-офтальмолог Кирилл Светлаков: первые симптомы конъюнктивита - когда стоит обращаться к врачу


В Киеве пришли в ярость после слов Зеленского об СВО

Холодный душ для Киева: Трамп заявил, что Путину для встречи с ним не обязательно встречаться с Зеленским

Трамп может вынудить Владимира Зеленского пойти на уступки в переговорах

Трамп опроверг, что ставит условием встречи с Путиным контакты руководства России с Зеленским


«REC. Гран-При Авторадио»: гонка на выносливость снова в Москве

Чемпионат по самбо среди военнослужащих Росгвардии прошёл в Грозном

Форум-фестиваль «Москва 2030» подготовил насыщенную программу на 9 и 10 августа

Казанцы дадут бой армейцам в Москве? ЦСКА — «Рубин»: прогноз и ставка


Лукашенко: Белоруссия не договаривается с США за спиной у России

Лукашенко заявил, что у России и Белоруссии достаточно вооружения для ведения боевых действий

Лукашенко рассказал об отношениях с Китаем

Путин и Лукашенко поговорили по телефону о переговорах между Россией и США


«Поехали!» Собянин открыл новую развязку рядом с «Корниловской»

Собянин: В Коммунарке открылся новый филиал поликлиники «Троицкая»

Собянин объявил о новых правилах для пользователей сервисов аренды автомобилей

Собянин: Около 200 социальных объектов будет построено в Москве в ближайшие годы


AP: в США более четырёх тысяч человек обязаны покинуть свои дома из-за пожара

Туроператоры не зафиксировали обращений россиян после селевых потоков в Абхазии

РЭО установил «Зеленый фургон» на ТимФесте в Москве

В течение суток в России ликвидировали 47 природных пожаров


Жительницу Братска вылечили от неизлечимой таблетками эпилепсии

В Москве двое в масках ворвались в отделение почты и похитили 4,8 млн рублей

В аэропортах Минвод и Ставрополя задерживается прибытие девяти рейсов

Расписание двух пригородных поездов в Брянской области изменят 12 августа


В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Коми, Камчатку, Архангельскую, Иркутскую, Калужскую, Костромскую, Курскую, Свердловскую и Оренбургскую области эксперты отнесли к регионам, где на осенних выборах "протестный потенциал выше среднего", говорится в докладе...

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40

Защищённый планшет промышленного класса Saotron RT-W11


Семь поездов задерживаются на Кубани из-за падения обломков БПЛА между станциями Величковка и Ангелинская, там пропало напряжение контактной сети

Аренда квартир в июле 2025 года: за сколько можно снять жильё в Симферополе и Севастополе?

Поезда в Крым меняют маршруты и график

Восемь поездов, следующих в Крым, отстают от расписания


Рамзан Кадыров в Москве вместе с российскими официальными лицами встретил президента ОАЭ

В Москве двое в масках ворвались в отделение почты и похитили 4,8 млн рублей

Расписание двух пригородных поездов в Брянской области изменят 12 августа

Более 165 тысяч пассажиров перевезли пригородные поезда с начала года














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *