Characterization and photocatalytic properties of zno tetrapods synthesized by high-temperature pyrolysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The presented work presents the structural and morphological characterization and the results of studies of luminescent, photocatalytic properties of ZnO tetrapods synthesized by the method of high-temperature pyrolysis. It has been shown that the morphology and structural parameters of ZnO tetrapods are determined by the location in the synthesis zone (correlated with the distance from the air inflow window). All samples were characterized by pseudo-three-dimensional morphology of tetrapods. A correlation was found between luminescent properties and photocatalytic activity of tetrapods. The highest photodegradation rates of methylene blue under ultraviolet radiation were demonstrated by ZnO tetrapods grown in the zones closest and farthest from the window (rate constants 54 × 10–3 min–1 and 50 × 10–3 min–1, respectively).

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Krasnova

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. E. Muslimov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. S. Lavrikov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

L. A. Zadorozhnaya

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

F. F. Orudzhev

Dagestan State University

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, 367001, Makhachkala

R. R. Gulakhmedov

Dagestan State University

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, 367001, Makhachkala

V. M. Kanevsky

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Baaloudj O., Assadi I., Nasrallah N. et al. // J. Water Process Eng. 2021. V. 42. P. 102089. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102089
  2. Rui Z., Wu S., Peng C. et al. // Chem. Eng. J. 2014. V. 243. P. 254. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.01.010
  3. Turkten N., Bekbolet M. // J. Photochem. Photobiol. A. Chem. 2020. P. 112748. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2020.112748
  4. Sung-Gyu H., Sung-Il J., Goo-Hwan J. // Curr. Appl. Phys. 2023. V. 46. P. 46. https://doi.org/10.1016/j.cap.2022.12.004
  5. Mishra Y.K., Modi G., Cretu V. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. № 26. P. 14303. https://doi.org/10.1021/acsami.5b02816
  6. Sulciute A., Nishimura K., Gilshtein E. et al. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. P. 1472. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c08459
  7. Wang J., Xia Y., Dong Y. et al. // Appl. Catal. B. Environ. 2016. V. 192. P. 8. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.03.040
  8. Orudzhev F., Muslimov A., Selimov D. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 16338. https://doi.org/10.3390/ijms242216338
  9. Fichtl M.B., Schumann J., Kasatkin I. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2014. V. 53. P. 7043. https://doi.org/10.1002/anie.201400575
  10. Kurtz M., Strunk J., Hinrichsen O. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2005. V. 44. P. 2790. https://doi.org/10.1002/anie.200462374
  11. Muslimov A., Antipov S., Gadzhiev M. et al. // Appl. Sci. 2023. V. 13. P. 12195. https://doi.org/10.3390/app132212195
  12. Manna L., Milliron D., Meisel A. // Nat. Mater. 2003. V. 2. P. 382. https://doi.org/10.1038/nmat902
  13. Ding Y., Wang Z.L., Sun T. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 153510. https://doi.org/10.1063/1.2722671
  14. Kumari C., Pandey A., Dixit A. // J. Alloys Compd. 2018. V. 735. P. 2318. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.11.377
  15. Li X., Wang Y., Liu W. et al. // Mater. Lett. 2012. V. 85. P. 25. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.06.107
  16. Zhou T., Hu M., He J. et al. // CrystEngComm. 2019. V. 21. P. 5526. https://doi.org/10.1039/c9ce01073d
  17. Larbah Y., Adnane M., Sahraoui T. // Mater. Sci.-Poland. 2015. V. 33. P. 491. https://doi.org/10.1515/msp-2015-0062
  18. Rakov E.G. // Russ. Chem. Rev. 2007. V. 76. P. 1. https://doi.org/10.1070/RC2007v076n01ABEH003641
  19. Ahn C.H., Kim Y.Y., Kim D.C. et al. // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 013502. https://doi.org/10.1063/1.3054175
  20. Cao B., Cai W., Zeng H. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 161101. https://doi.org/10.1063/1.2195694
  21. Paulauskas I.E., Jellison G.E., Boatner L.A. et al. // Int. J. Electrochem. 2011. P. 563427. https://doi.org/10.4061/2011/563427

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram (top view in section) of growth zones of ZnO tetrapods.

Download (128KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Microscopic images of ZnO tetrapods: a – zone 1, b – zone 2, c – zone 3, d – zone 4.

Download (469KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diffraction patterns of ZnO tetrapods grown in zones 1–4.

Download (118KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. PL spectra of ZnO tetrapods grown in zones 1–4 (curve numbers correspond to zone numbers). Inset: result of deconvolution of the green luminescence band of ZnO tetrapods (zone 1); solid line 1 – experiment, dotted line 2 – result of fitting.

Download (182KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Optical absorption spectra of MS dye solutions exposed to UV radiation (253.7 nm, 180 μW/cm2) (a) and determination of the reaction rate constant (k, min–1) (b) in the presence of different types of ZnO tetrapods. C is the concentration of MS at time t from the start of irradiation, C0 is the initial concentration of MS (1 mg/l). Designations in (a): 0 – 0 min, 1 – 10 min, 2 – 20 min, 3 – 30 min, 4 – 60 min. Designations in (b): 1–4 – zones 1–4, respectively, 5 – photolysis.

Download (139KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».