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Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research 7/2019

01.07.2019 | Research Paper

Fabrication of Au functionalized TiO2 nanofibers for photocatalytic application

verfasst von: Xiaojiao Yang, Vincent Salles, Mathieu Maillard, Yusuf Valentino Kaneti, Minsu Liu, Catherine Journet, Xuchuan Jiang, Ying Liu, Arnaud Brioude

Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research | Ausgabe 7/2019

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Abstract

Pristine titanium dioxide (TiO2) and gold (Au)-doped TiO2 (TiO2–Au) composite nanofibers (NFs) with different Au contents were fabricated by electrospinning. The thermal behavior of the as-spun composite precursor NFs were analyzed and characterized. Photocatalytic reactions were performed with methyl blue (MB) aqueous solution under UV–Vis and different irradiation wavelengths (including 360 nm, 528 nm, and 360 nm and 528 nm together). As a result, the morphology and the structure of TiO2–Au composite NFs were significantly influenced by calcination temperature, leading to the controllable phase ratio of anatase and rutile in TiO2. TiO2–Au composite NFs, with an average diameter of 171 nm containing Au crystals of about 10 nm, exhibited enhanced photocatalytic efficiency toward the MB, compared to that of commercial P25 (a multiphase TiO2 98% anatase and 2% rutile). The corresponding degradation level reached 95% after 10 min. When irradiated with light having different wavelengths, the TiO2–Au composite NFs catalyst had the best performance under 360 nm and 528 nm together, indicating that Au NPs functionalized TiO2 NFs can enhance the photocatalysis from UV range to visible range. The mechanism of photocatalytic reactions under different irradiations is discussed in the present paper.

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Zurück zum Zitat Murdoch M, Waterhouse GIN, Nadeem MA, Metson JB, Keane MA, Howe RF, Liorca J, Idriss H (2011) The effect of gold loading and particle size on photocatalytic hydrogen production from ethanol over Au/TiO2 nanoparticles. Nat Chem 3(6):489–492. https://doi.org/10.1038/NCHEM.1048 CrossRef Murdoch M, Waterhouse GIN, Nadeem MA, Metson JB, Keane MA, Howe RF, Liorca J, Idriss H (2011) The effect of gold loading and particle size on photocatalytic hydrogen production from ethanol over Au/TiO2 nanoparticles. Nat Chem 3(6):489–492. https://​doi.​org/​10.​1038/​NCHEM.​1048 CrossRef
Zurück zum Zitat Shiraishi Y, Hirakawa H, Togawa Y, Sugano Y, Ichikawa S, Hirai T (2013) Rutile crystallites isolated from Degussa (Evonik) P25 TiO2: highly efficient photocatalyst for chemoselective hydrogenation of nitroaromatics. ACS Catal 3:2318–2326. https://doi.org/10.1021/cs400532p CrossRef Shiraishi Y, Hirakawa H, Togawa Y, Sugano Y, Ichikawa S, Hirai T (2013) Rutile crystallites isolated from Degussa (Evonik) P25 TiO2: highly efficient photocatalyst for chemoselective hydrogenation of nitroaromatics. ACS Catal 3:2318–2326. https://​doi.​org/​10.​1021/​cs400532p CrossRef
Zurück zum Zitat Su R, Tiruvalam R, He Q, Dimitratos N, Kesavan L, Hammond C, Lopez–sanchez JA, Bechstein R, Kiely CJ, Hutchings GJ, Besenbacher F (2012) Promotion of phenol photodecomposition over TiO2 using Au, Pd, and Au–Pd nanoparticles. ACS Nano 6:6284–6292. https://doi.org/10.1021/nn301718v CrossRef Su R, Tiruvalam R, He Q, Dimitratos N, Kesavan L, Hammond C, Lopez–sanchez JA, Bechstein R, Kiely CJ, Hutchings GJ, Besenbacher F (2012) Promotion of phenol photodecomposition over TiO2 using Au, Pd, and Au–Pd nanoparticles. ACS Nano 6:6284–6292. https://​doi.​org/​10.​1021/​nn301718v CrossRef
Zurück zum Zitat Tsukamoto D, Shiraishi Y, Sugano Y, Ichikawa S, Tanaka S, Hirai T (2012) Gold nanoparticles located at the interface of anatase/rutile TiO2 particles as active plasmonic photocatalysts for aerobic oxidation. J Am Chem Soc 134:6309–6315. https://doi.org/10.1021/ja2120647 CrossRef Tsukamoto D, Shiraishi Y, Sugano Y, Ichikawa S, Tanaka S, Hirai T (2012) Gold nanoparticles located at the interface of anatase/rutile TiO2 particles as active plasmonic photocatalysts for aerobic oxidation. J Am Chem Soc 134:6309–6315. https://​doi.​org/​10.​1021/​ja2120647 CrossRef
Zurück zum Zitat Yan J, Zhang X, Akita T, Haruta M, Xu Q (2010) One–step seeding growth of magnetically recyclable Au@Co core–shell nanoparticles: highly efficient catalyst for hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane. J Am Chem Soc 132:5326–5327. https://doi.org/10.1021/ja910513h CrossRef Yan J, Zhang X, Akita T, Haruta M, Xu Q (2010) One–step seeding growth of magnetically recyclable Au@Co core–shell nanoparticles: highly efficient catalyst for hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane. J Am Chem Soc 132:5326–5327. https://​doi.​org/​10.​1021/​ja910513h CrossRef
Metadaten
Titel
Fabrication of Au functionalized TiO2 nanofibers for photocatalytic application
verfasst von
Xiaojiao Yang
Vincent Salles
Mathieu Maillard
Yusuf Valentino Kaneti
Minsu Liu
Catherine Journet
Xuchuan Jiang
Ying Liu
Arnaud Brioude
Publikationsdatum
01.07.2019
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Nanoparticle Research / Ausgabe 7/2019
Print ISSN: 1388-0764
Elektronische ISSN: 1572-896X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11051-019-4600-8

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