Effect of surface modification with H2S and NH3 on TiO2 for adsorption and photocatalytic degradation of gaseous toluene

Zhang, Fan; Wang, Mengjiao; Zhu, Xiaodi; Hong, Bin; Wang, Wendong; Qi, Zeming; Xie, Wei; Ding, Jianjun; Bao, Jun; Sun, Song; Chen, Gao

doi:10.1016/j.apcatb.2015.01.045

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“…In S-containing samples S(VI) ions can substitute Ti(IV) and form the Ti-O-S bonds, which allows us to modify the electronic structure of TiO 2 by displacing the electronic sites from O to S [31,32]. The oxygen atom becomes a center that hinders the recombination of the electron-hole pairs under irradiation [33].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

The influence of titanium dioxide modification by sulfur and carbon on physico-chemical and photocatalytic properties

Shapovalova¹,

Khalyavka²,

Khyzhun³

et al. 2019

Him. Fiz. Tehnol. Poverhni

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The nanocomposites based on TiO 2 doped with sulfur (S/TiO 2), carbon (C/TiO 2), carbon and sulfur (S/C/TiO 2) have been obtained. The powders were characterized by XRD, XPS, BET, SEM, EDX, TEM and UV-VIS spectroscopy. EDX and XPS spectroscopies prove that titanium dioxide powder includes only Ti and O elements, composites C/TiO 2 include the elements Ti, O, C, composites S/TiO 2-Ti, O, S and composites C/S/TiO 2-Ti, O, C, and S. XRD analysis revealed the phase of anatase in all composites, rutile phase appeared with increasing of sulfur amount in sulfur-containing powders. It has been found that the composites consist of roundish agglomerates in the range of 5-30 m. Sulfur additives decrease grain growth of titanium dioxide particles from 14 to 9-10 nm in S/TiO 2 composites, carbon leads to increase in particle size from 14 to 19 nm, simultaneous modification of titanium dioxide by carbon and sulfur leads to the formation of particles with sizes of 7-8 nm. Analysis of nitrogen sorption-desorption isotherms for all synthesized samples has shown the presence of a hysteresis loop which is the evidence for mesoporous structure of the powders. The isotherms correspond to type IV of IUPAC classification for mesoporous materials with H1 type for C/TiO 2 and H 2 type for S/TiO 2 , and C/S/TiO 2 of hysteresis loop. The modification of TiO 2 by carbon and sulfur leads to increase of the specific surface area (of about 1.8 times in the case of C/TiO 2 , about 3.3 times for S/TiO 2 and about 4.7 times for C/S/TiO 2), pore volume and decrease of pore radius compared with TiO 2. Absorption spectra of the nanocomposites showed a bathochromic shift as compared with the absorption band of pure TiO 2. It has been found that modification leads to band gap narrowing. Nanocomposite samples showed higher photocatalytic activity in the destruction of safranine T under UV and visible irradiation compared to pure TiO 2. It may be related to the participation of dopants in the inhibition of electron-hole recombination, prolongation of charges lifetime, increasing efficiency of interfacial charge separation and formation of doping electronic states.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

The influence of titanium dioxide modification by sulfur and carbon on physico-chemical and photocatalytic properties

Shapovalova¹,

Khalyavka²,

Khyzhun³

et al. 2019

Him. Fiz. Tehnol. Poverhni

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“…This indicates that, under dark conditions, the toluene was removed by the 6% V-TiO 2 /PU only via adsorption. When the V-TiO 2 /PU material was exposed to water vapor, its surface could be hydroxylated by reactions between water molecular and cations, such as Ti 3+ , Ti 4+ , V 4+ and V 5+ , existing on V-TiO 2 /PU surface [39]. The hydroxylation led to formation of hydroxyl groups existing on V-TiO 2 /PU surface via Ti OH or V OH bonds [39,40].…”

Section: Toluene Removal Mechanismmentioning

confidence: 98%

“…The hydroxylation led to formation of hydroxyl groups existing on V-TiO 2 /PU surface via Ti OH or V OH bonds [39,40]. Then, the hydroxyl groups could bond with -electron of aromatic ring of toluene to adsorb toluene on the V-TiO 2 /PU surface [39]. The adsorption could be due to the direct electrostatic interaction between the aromatic ring of toluene and cations (Ti 3+ , Ti 4+ , V 4+ and V 5+ ) on the surface of the V-TiO 2 /PU [41].…”

Section: Toluene Removal Mechanismmentioning

confidence: 99%

“…When the V-TiO 2 /PU material was exposed to water vapor, its surface could be hydroxylated by reactions between water molecular and cations, such as Ti 3+ , Ti 4+ , V 4+ and V 5+ , existing on V-TiO 2 /PU surface [39]. The hydroxylation led to formation of hydroxyl groups existing on V-TiO 2 /PU surface via Ti OH or V OH bonds [39,40]. Then, the hydroxyl groups could bond with -electron of aromatic ring of toluene to adsorb toluene on the V-TiO 2 /PU surface [39].…”

Section: Toluene Removal Mechanismmentioning

confidence: 99%

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Novel adsorption and photocatalytic oxidation for removal of gaseous toluene by V-doped TiO2/PU under visible light

Pham

Lee

2015

Journal of Hazardous Materials

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“…28c) revelou a presença de um nível energético mais intenso em 168,9 eV e um segundo pico em 169,8 eV. De acordo com estudos anteriores 111,116,142 , os valores correspondem, respectivamente, aos picos S 2p 3/2 e S 2p 1/2 , e podem ser atribuídos à formação dos grupos sulfato SO 4 2na superfície do filme 137,143 Filmes de TiO 2 são compostos de nanopartículas ou agregados. De acordo com estudos abordados na literatura, a inserção do enxofre na estrutura cristalina da anatase, a partir do processo de dopagem, pode efetivamente reduzir a agregação de nanopartículas de TiO 2 devido à diferença de raios iônicos entre os cátions, o que permite tornar a superfície do catalisador uniforme, aumentar sua área superficial e, consequentemente, sua eficiência fotocatalítica 76,155 .…”

Section: Ensaios De Durabilidade Do Catalisadorunclassified

Estudo da atividade fotocatalítica de filmes de TiO<sub>2</sub> dopados com enxofre

Bento¹

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Agradeço à minha família, a quem dedico esse trabalho, que me apoiou incondicionalmente, pelo carinho, esforço, dedicação e compreensão ao longo desta caminhada. Agradeço à minha orientadora, Prof.ª Dr.ª Marina Fuser Pillis, pela contribuição cientifica, amizade e, principalmente, pela confiança, paciência e incentivo a pesquisa, ajudando-me a organizar as ideias com coerência. Aos meus colegas de laboratório, pela amizade, incentivo e divertidos momentos de discussão acadêmica, especialmente ao Olandir Vercino Correa, pelo apoio, companhia e pelo conhecimento compartilhado durante todo o projeto. Agradeço a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa de estudo concedida. Agradeço aos colaboradores do CCTM-IPEN Rene Ramos de Oliveira e Marcos Yovanovich, pela realização das análises de DRX; a Glauson Aparecido Ferreira Machado pela realização das análises de MEV-FEG; a Sandra Maria Cunha pela realização das análises de FTIR. A Prof.ª Dr.ª Denise Freitas Siqueira Petri, e sua aluna Karina Pandelo, do Instituto de Química da USP, pelo auxílio na realização das medidas de ângulo de contato. Ao Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) e a responsável do laboratório, Bruna Massucato, pela realização das análises de XPS. Agradeço, por fim, aos professores, funcionários e ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) da USP como um todo pela oportunidade proporcionada, estimulando o meu desenvolvimento intelectual, profissional e humano. "É o grau de comprometimento que determina o sucesso, não o número de seguidores."-J. K. Rowling (Prof. Remo J. Lupin-Harry Potter e as Relíquias da Morte) RESUMO BENTO, Rodrigo. T. Estudo da atividade fotocatalítica de filmes de TiO 2 dopados com enxofre. 2018. 113 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)-Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-IPEN-CNEN/SP. São Paulo. O presente trabalho teve como objetivos o estudo das propriedades nanoestruturais, características morfológicas e avaliação do comportamento fotocatalítico de filmes de dióxido de titânio dopados com enxofre. Os filmes de TiO 2 foram crescidos sobre borossilicato, por meio da técnica de MOCVD, na temperatura de 400 °C. O processo de dopagem com enxofre deu-se a partir do tratamento termoquímico de sulfetação, realizado sob atmosfera de H 2 / 2%v. H 2 S, nas temperaturas de 50 °C, 100 °C e 150 °C, o que resultou em teores de S de 8 at.%, 3 at.% e 0,2 at.%, respectivamente. A degradação do corante alaranjado de metila foi utilizada para avaliar a atividade fotocatalítica dos filmes sob radiação ultravioleta e visível. Todos os filmes exibiram a formação da fase anatase, compostos por grãos bem definidos, e estrutura colunar densificada. Foi observada a formação de grupos SO 4 2na superfície dos filmes dopados, indicando a substituição dos íons Ti 4+ pelo cátion S 6+ , e a formação da ligação Ti-O-S nos filmes. Os testes de degradação indicaram que os filmes de S-TiO 2 apresentam atividade fotocatalítica tanto sob radiação UV, quanto em luz visível. ...

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Effect of surface modification with H2S and NH3 on TiO2 for adsorption and photocatalytic degradation of gaseous toluene

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The influence of titanium dioxide modification by sulfur and carbon on physico-chemical and photocatalytic properties

The influence of titanium dioxide modification by sulfur and carbon on physico-chemical and photocatalytic properties

Novel adsorption and photocatalytic oxidation for removal of gaseous toluene by V-doped TiO2/PU under visible light

Estudo da atividade fotocatalítica de filmes de TiO<sub>2</sub> dopados com enxofre

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