Mixed perovskite- and mullite-type bandgap tailored visible light photocatalysts for wastewater purification

用于废水净化的混合钙钛矿型和莫来石型带隙定制可见光光催化剂

基本信息

项目摘要

The proposed project optimizes narrow bandgap materials for enhanced photocatalytic activity by using a combination of perovskite- and mullite-type compounds. Perovskite-type BiFeO3 and mullite-type Bi2Fe4O9 structures exhibit both high photocatalytic activities and oxidize organic pollutants, as in wastewater, into carbon dioxide and mineral acids under visible light irradiation. It is possible to substitute Fe3+ with other cations like Al3+, Ga3+ and Mn3+, also showing photocatalytic activity. Therefore, it bears a critical importance to investigate the rich set of solid solutions, by replacing the M-cations (M = Al3+, Ga3+, Mn3+) systematically, to establish a relation between composition, bandgap and the highest possible photocatalytic activity. The materials to be investigated are mainly Bi2M4O9 structures but explorative work on the Bi2Mn4O10 structure and related structures/compositions are as well planned. Our recent experiments showed that designing quantum-sized crystallites led to a co-crystallization of metastable (Bi1-xFex)FeO3 and Bi2Fe4O9. This finding offers the possibility to form two different photocatalytic active structures within one matrix leading to pseudo-single exciton stabilization analogous to that of well-known TiO2 rutile/anatase mixture. Using different synthesis routes such as the glycerin method, polyol method, PVA method and the flame spray pyrolysis different particle sizes, crystallite sizes as well as morphologies and perovskite-/mullite-type ratios could be produced. The materials will be characterized by diffuse reflectance UV/Vis spectroscopy, X-ray powder diffraction (XRPD), infrared (IR) and Raman spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), small angle X-ray scattering (SAXS) and microscopic methods (TEM, SEM and EDX). For selected samples of good quality, the photocatalytic activity will be determined. For selected samples of good quality, the photocatalytic activity is determined, for which a corresponding flow cell is built and used as a test system. The resulting decomposition products are examined for their toxicity as well as by potential material abrasion.
该项目通过结合使用钙钛矿型和莫来石型化合物来优化窄带隙材料,以增强光催化活性。钙钛矿型BiFeO3和莫来石型Bi2Fe4O9结构表现出高光催化活性,并在可见光照射下将废水中的有机污染物氧化成二氧化碳和无机酸。可以用 Al3+、Ga3+ 和 Mn3+ 等其他阳离子取代 Fe3+,也表现出光催化活性。因此,通过系统地替换M-阳离子(M = Al3+、Ga3+、Mn3+)来研究丰富的固溶体,以建立组成、带隙和最高可能的光催化活性之间的关系至关重要。待研究的材料主要是Bi2M4O9结构,但对Bi2Mn4O10结构和相关结构/成分的探索工作也在计划中。我们最近的实验表明,设计量子尺寸的微晶导致了亚稳态 (Bi1-xFex)FeO3 和 Bi2Fe4O9 的共结晶。这一发现提供了在一个基质内形成两种不同光催化活性结构的可能性,从而产生类似于众所周知的 TiO2 金红石/锐钛矿混合物的伪单激子稳定性。采用不同的合成路线,如甘油法、多元醇法、PVA法和火焰喷射热解法,可以生产不同的粒径、微晶尺寸以及形态和钙钛矿/莫来石型比例。这些材料将通过漫反射紫外/可见光谱、X射线粉末衍射(XRPD)、红外(IR)和拉曼光谱、动态光散射(DLS)、小角度X射线散射(SAXS)和显微方法( TEM、SEM 和 EDX)。对于选定的优质样品,将测定其光催化活性。对于选定的优质样品,确定光催化活性,为此构建相应的流动池并用作测试系统。检查所得分解产物的毒性以及潜在的材料磨损。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Thorsten Michael Gesing其他文献

Professor Dr. Thorsten Michael Gesing的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Thorsten Michael Gesing', 18)}}的其他基金

Chain dependent crystal chemistry and temperature-dependent properties of mullite-type related materials with stereo-chemically active lone electron pairs
具有立体化学活性孤电子对的莫来石型相关材料的链依赖晶体化学和温度依赖特性
  • 批准号:
    403459553
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Struktur-Eigenschaftsbeziehungen Mullit-ähnlicher Verbindungen mit einsamen Elektronenpaaren
具有孤对电子的类莫来石化合物的构效关系
  • 批准号:
    183464377
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
solid state chemical crystallography focused on crystal chemical investigation on structure-property relations
固态化学晶体学专注于结构-性质关系的晶体化学研究
  • 批准号:
    183340797
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Heisenberg Professorships
Determination of the crystal distortion caused by stereochemically active lone electron pairs.
测定由立体化学活性孤电子对引起的晶体畸变。
  • 批准号:
    466418279
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Phase-transition induced thermochromic behavior of schafarzikites
相变诱导的菱铁矿的热致变色行为
  • 批准号:
    514924554
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

混合卤化物钙钛矿相分离原子尺度机制
  • 批准号:
    52303294
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多晶钙钛矿X射线探测器非线性电流响应机理与抑制研究
  • 批准号:
    62304236
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
量子点用于钙钛矿薄膜缺陷管理及太阳电池界面调控
  • 批准号:
    22308112
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于级联式卤素离子梯度钙钛矿单晶的PIN结型高能量分辨率伽马射线探测器
  • 批准号:
    12375306
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
二维手性钙钛矿的磁性掺杂及其自旋光电子应用
  • 批准号:
    52373290
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Lead-free Perovskite Nanowires for Artificial Photo-synapse Arrays
用于人工光突触阵列的无铅钙钛矿纳米线
  • 批准号:
    DE240100179
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
Collaborative Research: Scalable Nanomanufacturing of Perovskite-Analogue Nanocrystals via Continuous Flow Reactors
合作研究:通过连续流反应器进行钙钛矿类似物纳米晶体的可扩展纳米制造
  • 批准号:
    2315997
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of highly efficient and stable photon-counting type X-ray detectors using single crystal metal halide perovskite semiconductors
利用单晶金属卤化物钙钛矿半导体开发高效稳定的光子计数型X射线探测器
  • 批准号:
    24K15592
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
RII Track-4:NSF: Understanding Perovskite Solar Cell Passivation at The Level of Organic Functional Groups through Ultrafast Spectroscopy
RII Track-4:NSF:通过超快光谱了解有机官能团水平的钙钛矿太阳能电池钝化
  • 批准号:
    2326788
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Design and Discovery of Entropy-Stabilized Perovskite Halides for Optoelectronics
合作研究:用于光电子学的熵稳定钙钛矿卤化物的设计和发现
  • 批准号:
    2421149
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了