Published September 1, 2022
| Version v1
Publication
Small band gap ferric pseudobrookite as a new photo-Fenton catalyst for degradation of phenolic acid
Creators
- 1. Vietnam National University Ho Chi Minh City
- 2. Ho Chi Minh City University of Technology
- 3. Vietnam Academy of Science and Technology
Description
The influence of the calcination mode of sol–gel synthesis on the crystallization properties of ferric pseudobrookite Fe2TiO5 (FTO) was investigated. The characteristics of pseudobrookite were identified by various methods: TGA, XRD, FT-IR, BET adsorption, EDX, EDS mapping, Raman spectroscopy, UV-Vis, SEM, and TEM. The results indicate that ferric pseudobrookite crystals can be fabricated at a low calcination temperature of 600 °C and that crystallization can be controlled by the calcination regime. Calcination at 700 °C for 2 h creates the sample with the highest crystallinity and smallest crystal (31.3 nm) and particle size (20–35 nm). With its main components of ferric Fe2TiO5 and rutile TiO2, pseudobrookite can absorb visible light up to 653 nm and UV-A light with wavelengths shorter than 450 nm. The activity of the FTO obtained was estimated from the removal of phenolic acid in photocatalytic and photo-Fenton reactions under UV-A light irradiation using a batch method. The results show that Fe2TiO5 appears to be an excellent catalyst in a photo-Fenton process to decompose cinnamic acid (CA). The maximum CA conversion reached 96.2% after 280 min in a photo-Fenton process at pH 3.0, which is a much higher rate of conversion than in a photocatalytic reaction in air (20.0%). Further, Fe2TiO5 exhibits excellent stability in an acidic medium (pH = 3.0) and can easily be recovered and used repeatedly with stable performance. After ten batches of photo-Fenton reaction, CA conversion decreases by 10% and the catalyst structure is almost unchanged.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم التحقيق في تأثير وضع التكليس لتخليق الهلام الحلزوني على خصائص التبلور للحديد الزائف Fe2TiO5 (FTO). تم تحديد خصائص pseudobrookite بطرق مختلفة: TGA و XRD و FT - IR وامتزاز BET و EDX و EDS mapping و Raman spectroscopy و UV - Vis و SEM و TEM. تشير النتائج إلى أنه يمكن تصنيع بلورات سودوبروكيت الحديديك عند درجة حرارة تكليس منخفضة تبلغ 600 درجة مئوية وأنه يمكن التحكم في التبلور بواسطة نظام التكليس. يؤدي التكليس عند 700 درجة مئوية لمدة ساعتين إلى تكوين العينة بأعلى بلورة وأصغر بلورة (31.3 نانومتر) وحجم الجسيمات (20–35 نانومتر). مع مكوناته الرئيسية من الحديد Fe2TiO5 والروتيل TiO2، يمكن أن يمتص pseudobrookite الضوء المرئي حتى 653 نانومتر وضوء UV - A بأطوال موجية أقصر من 450 نانومتر. تم تقدير نشاط FTO الذي تم الحصول عليه من إزالة حمض الفينول في تفاعلات التحفيز الضوئي والفنتون الضوئي تحت إشعاع الضوء UV - A باستخدام طريقة الدُفعة. تظهر النتائج أن Fe2TiO5 يبدو أنه محفز ممتاز في عملية فنتون الضوئية لتحلل حمض السيناميك (CA). وصل الحد الأقصى لتحويل CA إلى 96.2 ٪ بعد 280 دقيقة في عملية فنتون ضوئية عند درجة الحموضة 3.0، وهو معدل تحويل أعلى بكثير مما هو عليه في تفاعل التحفيز الضوئي في الهواء (20.0 ٪). علاوة على ذلك، يُظهر Fe2TiO5 ثباتًا ممتازًا في الوسط الحمضي (الأس الهيدروجيني = 3.0) ويمكن استعادته بسهولة واستخدامه بشكل متكرر مع أداء مستقر. بعد عشر دفعات من تفاعل فنتون الضوئي، ينخفض تحويل المرجع المصدق بنسبة 10 ٪ ويظل هيكل المحفز دون تغيير تقريبًا.Translated Description (French)
L'influence du mode de calcination de la synthèse sol–gel sur les propriétés de cristallisation de la pseudobrookite ferrique Fe2TiO5 (FTO) a été étudiée. Les caractéristiques de la pseudobrookite ont été identifiées par diverses méthodes : TGA, DRX, FT-IR, adsorption BET, EDX, cartographie EDS, spectroscopie Raman, UV-Vis, SEM et met. Les résultats indiquent que les cristaux de pseudobrookite ferrique peuvent être fabriqués à une température de calcination basse de 600 °C et que la cristallisation peut être contrôlée par le régime de calcination. La calcination à 700 °C pendant 2 h crée l'échantillon avec la cristallinité la plus élevée et le plus petit cristal (31,3 nm) et la taille des particules (20–35 nm). Avec ses principaux composants de Fe2TiO5 ferrique et de TiO2 rutile, la pseudobrookite peut absorber la lumière visible jusqu'à 653 nm et la lumière UV-A avec des longueurs d'onde inférieures à 450 nm. L'activité du FTO obtenu a été estimée à partir de l'élimination de l'acide phénolique dans les réactions photocatalytiques et photo-Fenton sous irradiation UV-A en utilisant une méthode par lots. Les résultats montrent que Fe2TiO5 semble être un excellent catalyseur dans un processus photo-Fenton pour décomposer l'acide cinnamique (AC). La conversion CA maximale a atteint 96,2 % après 280 min dans un procédé photo-Fenton à pH 3,0, ce qui est un taux de conversion beaucoup plus élevé que dans une réaction photocatalytique dans l'air (20,0 %). En outre, Fe2TiO5 présente une excellente stabilité en milieu acide (pH = 3,0) et peut facilement être récupéré et utilisé à plusieurs reprises avec des performances stables. Après dix lots de réaction photo-Fenton, la conversion CA diminue de 10% et la structure du catalyseur est presque inchangée.Translated Description (Spanish)
Se investigó la influencia del modo de calcinación de la síntesis sol–gel en las propiedades de cristalización de la pseudobrookita férrica Fe2TiO5 (FTO). Las características de la pseudobrookita se identificaron mediante varios métodos: TGA, XRD, FT-IR, adsorción BET, edX, mapeo EDS, espectroscopía Raman, UV-Vis, SEM y TEM. Los resultados indican que los cristales de pseudobrookita férrica se pueden fabricar a una temperatura de calcinación baja de 600 °C y que la cristalización se puede controlar mediante el régimen de calcinación. La calcinación a 700 °C durante 2 h crea la muestra con la cristalinidad más alta y el cristal más pequeño (31,3 nm) y el tamaño de partícula (20–35 nm). Con sus componentes principales de Fe2TiO5 férrico y TiO2 rutilo, la pseudobrookita puede absorber luz visible de hasta 653 nm y luz UV-A con longitudes de onda inferiores a 450 nm. La actividad del FTO obtenido se estimó a partir de la eliminación de ácido fenólico en reacciones fotocatalíticas y foto-Fenton bajo irradiación de luz UV-A utilizando un método por lotes. Los resultados muestran que Fe2TiO5 parece ser un excelente catalizador en un proceso de foto-Fenton para descomponer el ácido cinámico (CA). La conversión máxima de CA alcanzó el 96,2% después de 280 min en un proceso de foto-Fenton a pH 3,0, que es una tasa de conversión mucho mayor que en una reacción fotocatalítica en aire (20,0%). Además, Fe2TiO5 exhibe una excelente estabilidad en un medio ácido (pH = 3.0) y puede recuperarse fácilmente y usarse repetidamente con un rendimiento estable. Después de diez lotes de reacción de foto-Fenton, la conversión de CA disminuye en un 10% y la estructura del catalizador casi no cambia.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- سودوبروكيت حديدي صغير النطاق كمحفز فنتون ضوئي جديد لتحلل حمض الفينول
- Translated title (French)
- Pseudobrookite ferrique à faible bande interdite en tant que nouveau catalyseur photo-Fenton pour la dégradation de l'acide phénolique
- Translated title (Spanish)
- Pseudobrookita férrica de banda pequeña como nuevo fotocatalizador de Fenton para la degradación del ácido fenólico
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4226530176
- DOI
- 10.1016/j.jsamd.2022.100453
References
- https://openalex.org/W1744392283
- https://openalex.org/W1920791369
- https://openalex.org/W1964337875
- https://openalex.org/W1971551885
- https://openalex.org/W1983744194
- https://openalex.org/W1987546742
- https://openalex.org/W1995141596
- https://openalex.org/W1997388551
- https://openalex.org/W2011575337
- https://openalex.org/W2017437789
- https://openalex.org/W2018470406
- https://openalex.org/W2047708221
- https://openalex.org/W2049964243
- https://openalex.org/W2050184089
- https://openalex.org/W2076267118
- https://openalex.org/W2080432663
- https://openalex.org/W2087351826
- https://openalex.org/W2089002939
- https://openalex.org/W2090967786
- https://openalex.org/W2092277696
- https://openalex.org/W2131491403
- https://openalex.org/W2142960508
- https://openalex.org/W2168180825
- https://openalex.org/W2169578870
- https://openalex.org/W2277820816
- https://openalex.org/W2318043664
- https://openalex.org/W2318849174
- https://openalex.org/W2346115406
- https://openalex.org/W2498776785
- https://openalex.org/W2527889216
- https://openalex.org/W2571450288
- https://openalex.org/W2579221232
- https://openalex.org/W2754478454
- https://openalex.org/W2768243313
- https://openalex.org/W2890070203
- https://openalex.org/W2898162742
- https://openalex.org/W2900423527
- https://openalex.org/W2904832711
- https://openalex.org/W2949294069
- https://openalex.org/W2968236713
- https://openalex.org/W2974910131
- https://openalex.org/W2982205695
- https://openalex.org/W2985979474
- https://openalex.org/W2991476010
- https://openalex.org/W3018995251
- https://openalex.org/W3082497426
- https://openalex.org/W3114278248
- https://openalex.org/W3184998169
- https://openalex.org/W843007777