Published August 9, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Supported TiO<sub>2</sub>-ZnWO<sub>4</sub> Photocatalytic Nanofibrous Membranes for Flow-Through and Fixed-Bed Reactors

Creators

  • 1. National Science and Technology Development Agency
  • 2. National Nanotechnology Center

Description

We developed utilization models of supported electrospun TiO2-ZnWO4 photocatalytic nanofibrous membranes for air and water purifications using a noncomplex system with facile adaptation for large-scale processes. For this uniquely designed and multimode catalyst, ZnWO4 is selected for a visible light activity, while TiO2 is incorporated to enhance physical stability. Morphological structures of the TiO2-ZnWO4 membrane are characterized by scanning electron microscopy and scanning electron microscopy–energy-dispersive X-ray spectroscopy. The distinguished growth of ZnWO4 nanorods at the surface of the TiO2-ZnWO4 membrane is revealed by transmission electron microscopy (TEM). The relaxation process and charge transfer mechanism are proposed following the examination of interface and band gap (2.76 eV) between TiO2 and ZnWO4 particles via HR-TEM and UV–vis spectrophotometry. For the gas-phase reaction, a transparent photocatalytic converter is designed to support the pleated TiO2-ZnWO4 membrane for toluene decomposition under visible light. To obtain a crack-free and homogeneous fiber structure of the pleated TiO2-ZnWO4 membrane, 1 h of nanofibrous membrane fabrication via a Nanospider machine is required. On the other hand, a fiberglass-supported TiO2-ZnWO4 membrane is fabricated as a fixed-bed photocatalyst membrane for methylene blue decomposition under natural sunlight. It is observed that using the calcination temperature at 800 °C results in the formation of metal complexes between fiber glass and the TiO2-ZnWO4 membrane. The TiO2-ZnWO4 membrane successfully decomposes toluene vapor up to 40% under a continuous-flow circumstance in a borosilicate photocatalytic converter and 70% for methylene blue in solution within 3 h. Finally, the mechanically robust and supported TiO2-ZnWO4 nanofibrous membranes are proven for an alternate potential in environmental remediation.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

طورنا نماذج استخدام للأغشية الليفية النانوية الكهروضوئية المدعومة TiO2 - ZnWO4 لتنقية الهواء والماء باستخدام نظام غير معقد مع تكيف سهل للعمليات واسعة النطاق. بالنسبة لهذا المحفز المصمم بشكل فريد ومتعدد الأنماط، يتم اختيار ZnWO4 لنشاط الضوء المرئي، بينما يتم دمج TiO2 لتعزيز الاستقرار المادي. تتميز التراكيب المورفولوجية لغشاء TiO2 - ZnWO4 بمسح المجهر الإلكتروني ومسح المجهر الإلكتروني - مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة. يتم الكشف عن النمو المتميز للقضبان النانوية ZnWO4 على سطح غشاء TiO2 - ZnWO4 عن طريق المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM). يتم اقتراح عملية الاسترخاء وآلية نقل الشحن بعد فحص فجوة الواجهة والنطاق (2.76 فولت) بين جزيئات TiO2 و ZnWO4 عبر قياس الطيف الضوئي HR - TEM و UV - vis. بالنسبة لتفاعل الطور الغازي، تم تصميم محول تحفيزي ضوئي شفاف لدعم غشاء TiO2 - ZnWO4 المطوي لتحلل التولوين تحت الضوء المرئي. للحصول على بنية ألياف خالية من التشقق ومتجانسة لغشاء TiO2 - ZnWO4 المطوي، يلزم تصنيع غشاء ليفي بحجم النانو لمدة ساعة واحدة عبر آلة عنكبوتية بحجم النانو. من ناحية أخرى، يتم تصنيع غشاء TiO2 - ZnWO4 المدعوم بالألياف الزجاجية كغشاء محفز ضوئي ثابت الطبقة لتحلل أزرق الميثيلين تحت أشعة الشمس الطبيعية. ويلاحظ أن استخدام درجة حرارة التكليس عند 800 درجة مئوية يؤدي إلى تكوين مجمعات معدنية بين الألياف الزجاجية وغشاء TiO2 - ZnWO4. يتحلل غشاء TiO2 - ZnWO4 بنجاح بخار التولوين بنسبة تصل إلى 40 ٪ في ظل ظروف التدفق المستمر في محول التحفيز الضوئي البورسليكاتي و 70 ٪ لأزرق الميثيلين في محلول خلال 3 ساعات. أخيرًا، ثبت أن الأغشية الليفية النانوية TiO2 - ZnWO4 القوية والمدعومة ميكانيكيًا ذات إمكانات بديلة في المعالجة البيئية.

Translated Description (French)

Nous avons développé des modèles d'utilisation de membranes nanofibres photocatalytiques TiO2-ZnWO4 électrofilées supportées pour la purification de l'air et de l'eau en utilisant un système non complexe avec une adaptation facile pour les processus à grande échelle. Pour ce catalyseur multimode de conception unique, le ZnWO4 est sélectionné pour une activité de lumière visible, tandis que le TiO2 est incorporé pour améliorer la stabilité physique. Les structures morphologiques de la membrane TiO2-ZnWO4 sont caractérisées par la microscopie électronique à balayage et la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie par microscopie électronique à balayage. La croissance remarquable des nanotiges de ZnWO4 à la surface de la membrane TiO2-ZnWO4 est révélée par microscopie électronique à transmission (met). Le processus de relaxation et le mécanisme de transfert de charge sont proposés suite à l'examen de l'interface et de la bande interdite (2,76 eV) entre les particules de TiO2 et de ZnWO4 via la spectrophotométrie HR-TEM et UV–vis. Pour la réaction en phase gazeuse, un convertisseur photocatalytique transparent est conçu pour soutenir la membrane plissée TiO2-ZnWO4 pour la décomposition du toluène sous lumière visible. Pour obtenir une structure fibreuse sans fissure et homogène de la membrane plissée TiO2-ZnWO4, 1 h de fabrication de membrane nanofibreuse via une machine Nanospider est nécessaire. D'autre part, une membrane TiO2-ZnWO4 supportée par des fibres de verre est fabriquée en tant que membrane photocatalytique à lit fixe pour la décomposition du bleu de méthylène sous la lumière naturelle du soleil. Il est observé que l'utilisation de la température de calcination à 800 °C entraîne la formation de complexes métalliques entre la fibre de verre et la membrane TiO2-ZnWO4. La membrane TiO2-ZnWO4 décompose avec succès la vapeur de toluène jusqu'à 40 % dans des circonstances de flux continu dans un convertisseur photocatalytique borosilicate et 70 % pour le bleu de méthylène en solution en 3 h. Enfin, les membranes nanofibres de TiO2-ZnWO4 mécaniquement robustes et supportées ont fait leurs preuves pour un potentiel alternatif dans l'assainissement de l'environnement.

Translated Description (Spanish)

Desarrollamos modelos de utilización de membranas nanofibrosas fotocatalíticas de TiO2-ZnWO4 electrohiladas soportadas para purificaciones de aire y agua utilizando un sistema no complejo con fácil adaptación para procesos a gran escala. Para este catalizador multimodo y de diseño único, se selecciona ZnWO4 para una actividad de luz visible, mientras que se incorpora TiO2 para mejorar la estabilidad física. Las estructuras morfológicas de la membrana de TiO2-ZnWO4 se caracterizan por microscopía electrónica de barrido y microscopía electrónica de barrido-espectroscopía de rayos X dispersiva de energía. El distinguido crecimiento de las nanobarras de ZnWO4 en la superficie de la membrana de TiO2-ZnWO4 se revela mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). El proceso de relajación y el mecanismo de transferencia de carga se proponen después del examen de la interfaz y la brecha de banda (2.76 eV) entre las partículas de TiO2 y ZnWO4 a través de la espectrofotometría HR-TEM y UV–vis. Para la reacción en fase gaseosa, se diseña un convertidor fotocatalítico transparente para soportar la membrana plisada de Tío2-ZnWO4 para la descomposición del tolueno bajo luz visible. Para obtener una estructura de fibra homogénea y sin grietas de la membrana plisada de Tío2-ZnWO4, se requiere 1 h de fabricación de membrana nanofibrosa a través de una máquina Nanospider. Por otro lado, una membrana de TiO2-ZnWO4 soportada en fibra de vidrio se fabrica como una membrana fotocatalizadora de lecho fijo para la descomposición del azul de metileno bajo la luz solar natural. Se observa que el uso de la temperatura de calcinación a 800 °C da como resultado la formación de complejos metálicos entre la fibra de vidrio y la membrana de TiO2-ZnWO4. La membrana de TiO2-ZnWO4 descompone con éxito el vapor de tolueno hasta un 40% en una circunstancia de flujo continuo en un convertidor fotocatalítico de borosilicato y un 70% para el azul de metileno en solución en 3 h. Finalmente, las membranas nanofibrosas de TiO2-ZnWO4 mecánicamente robustas y soportadas han demostrado un potencial alternativo en la remediación ambiental.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
TiO<sub>2 - ZnWO</sub><sub>4</sub> الأغشية الليفية النانوية التحفيزية الضوئية المدعومة لمفاعلات التدفق من خلال السرير الثابت
Translated title (French)
Membranes nanofibres photocatalytiques TiO<sub>2</sub>-ZnWO<sub>4</sub> prises en charge pour les réacteurs à lit fixe et à écoulement continu
Translated title (Spanish)
Membranas fotocatalíticas nanofibrosas de tio<sub> 2</sub><sub>-ZnWO 4</sub> soportadas para reactores de flujo continuo y de lecho fijo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385891478
DOI
10.1021/acsomega.3c03527

Is supplement to
https://openalex.org/W589495951 (Other)
https://openalex.org/W2964918053 (Other)
https://openalex.org/W2516777183 (Other)
https://openalex.org/W2369097666 (Other)
https://openalex.org/W2140266193 (Other)
https://openalex.org/W2132520945 (Other)
https://openalex.org/W2093627343 (Other)
https://openalex.org/W2028710678 (Other)
https://openalex.org/W1975322326 (Other)
https://openalex.org/W1521796659 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W101126393
  • https://openalex.org/W1978422337
  • https://openalex.org/W1979112470
  • https://openalex.org/W1985378182
  • https://openalex.org/W2016906979
  • https://openalex.org/W2032450653
  • https://openalex.org/W2039326457
  • https://openalex.org/W2043330305
  • https://openalex.org/W2069071390
  • https://openalex.org/W2069858468
  • https://openalex.org/W2072563644
  • https://openalex.org/W2073220143
  • https://openalex.org/W2096952190
  • https://openalex.org/W2121951764
  • https://openalex.org/W2138438719
  • https://openalex.org/W2326940845
  • https://openalex.org/W2327174495
  • https://openalex.org/W2347147636
  • https://openalex.org/W2488089643
  • https://openalex.org/W2517051295
  • https://openalex.org/W2536673009
  • https://openalex.org/W2622465188
  • https://openalex.org/W2749831818
  • https://openalex.org/W2772029837
  • https://openalex.org/W2887167032
  • https://openalex.org/W2891467483
  • https://openalex.org/W2892097682
  • https://openalex.org/W2902283386
  • https://openalex.org/W2902386805
  • https://openalex.org/W2913657556
  • https://openalex.org/W2922402780
  • https://openalex.org/W2953409213
  • https://openalex.org/W2955297807
  • https://openalex.org/W2979628547
  • https://openalex.org/W3016551171
  • https://openalex.org/W3017024765
  • https://openalex.org/W3040187527
  • https://openalex.org/W3093518290
  • https://openalex.org/W3116347381
  • https://openalex.org/W3131478518
  • https://openalex.org/W3157182225
  • https://openalex.org/W3160006400
  • https://openalex.org/W3163246738
  • https://openalex.org/W3217199034
  • https://openalex.org/W4200452429
  • https://openalex.org/W4280590090
  • https://openalex.org/W4281751589
  • https://openalex.org/W4282834923
  • https://openalex.org/W4287448518
  • https://openalex.org/W4312082758
  • https://openalex.org/W4316469587
  • https://openalex.org/W4362696530
  • https://openalex.org/W4364381032
  • https://openalex.org/W99890544