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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 11/2020

23.04.2020

Nanoclay-mediated photocatalytic activity enhancement of copper oxide nanoparticles for enhanced methyl orange photodegradation

verfasst von: Idrees Khan, Ibrahim Khan, Muhammad Usman, Muhammad Imran, Khalid Saeed

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 11/2020

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Abstract

Photodegradation of organic pollutants is considered to be the most suitable and cheaper techniques to counter the contamination issues. Metal nanoparticles are considered to be the most effective heterogenous photocatalysts for the photodegradation of organic pollutants. Besides, CuO oxide nanoparticles are well-known photocatalysts for photocatalytically degrading organic pollutants. Herein, we reported the synthesis of pure copper oxide nanoparticles (CuO NPs) and nanoclay-supported copper oxide nanoparticles (CuO/NC NPs) by facile chemical reduction technique for swift photodegradation of organic dye. The X-ray diffractogram (XRD) has demonstrated a typical monoclinic phase of CuO NPs. The morphological features via scanning electronic microscopy (FESEM) showed agglomerated morphology of CuO NPs with 372.57 ± 1.76 nm average particle size. The micrographs also revealed the homogenous dispersion of CuO NPs over NC surface in CuO/NC nanocomposite. A polydispersity index (PDI) of 0.39 presented slight variation in the particle size of CuO NPs, which is also supported by the results obtained from atomic force microscopy (AFM), FESEM and transmission electron microscopy (TEM). CuO/NC NPs demonstrated outstanding methyl orange degradation over a very short period of time under simulated light. Using CuO/NC NPs, about 97.18% and 95.96% dye degradations were achieved in merely 4 min, under UV and visible light, respectively. The excellent photodegradation efficacy of CuO/NC NPs can be attributed to the homogenous distribution of CuO NPs, which facilitates the generation of photoexcitons (electrons and holes), enhances charge transfer and minimizes the charge recombination. The NC induced the required photostability by providing sufficient space for NPs distribution.

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1.
Zurück zum Zitat R. Arunadevi, B. Kavitha, M. Rajarajan, A. Suganthi, A. Jeyamurugan, Surf. Interfaces 10, 32 (2018) R. Arunadevi, B. Kavitha, M. Rajarajan, A. Suganthi, A. Jeyamurugan, Surf. Interfaces 10, 32 (2018)
2.
Zurück zum Zitat R.G. Saratale, G.D. Saratale, J.S. Chang, S.P. Govindwar, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 42, 138 (2011) R.G. Saratale, G.D. Saratale, J.S. Chang, S.P. Govindwar, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 42, 138 (2011)
3.
Zurück zum Zitat I. Kazeminezhad, A. Sadollahkhani, Mater. Lett. 120, 267 (2014) I. Kazeminezhad, A. Sadollahkhani, Mater. Lett. 120, 267 (2014)
4.
Zurück zum Zitat H. Zhu, R. Jiang, L. Xiao, Y. Chang, Y. Guan, X. Li, G.Zeng, J. Hazard. Mater. 169, 933 (2009) H. Zhu, R. Jiang, L. Xiao, Y. Chang, Y. Guan, X. Li, G.Zeng, J. Hazard. Mater. 169, 933 (2009)
5.
Zurück zum Zitat S. Shahabuddin, R. Khanam, M. Khalid, N.M. Sarih, J.J. Ching, S. Mohamad, R. Saidur, Arab. J. Chem. 11, 1000 (2018) S. Shahabuddin, R. Khanam, M. Khalid, N.M. Sarih, J.J. Ching, S. Mohamad, R. Saidur, Arab. J. Chem. 11, 1000 (2018)
6.
Zurück zum Zitat A. Kumar, G.Pandey, Mater. Sci. Eng. Int. J. 1, 106 (2017) A. Kumar, G.Pandey, Mater. Sci. Eng. Int. J. 1, 106 (2017)
7.
Zurück zum Zitat K. Saeed, I. Khan, S.Y. Park, Desalin. Water Treat. 54, 3146 (2015) K. Saeed, I. Khan, S.Y. Park, Desalin. Water Treat. 54, 3146 (2015)
8.
Zurück zum Zitat I. A.Elouinani, M. Boumanchar, Y. Zbair, A. Chhiti, F. Sahibed-dine, M. Bentiss, Bensitel, J. Mater. Environ. Sci. 8, 1301 (2017) I. A.Elouinani, M. Boumanchar, Y. Zbair, A. Chhiti, F. Sahibed-dine, M. Bentiss, Bensitel, J. Mater. Environ. Sci. 8, 1301 (2017)
9.
Zurück zum Zitat R. Tanwar, S. Kumar, U.K. Mandal, J. Photochem. Photobiol. A. Chem. 333, 105 (2017) R. Tanwar, S. Kumar, U.K. Mandal, J. Photochem. Photobiol. A. Chem. 333, 105 (2017)
10.
Zurück zum Zitat K. Saeed, I. Khan, Turk. J. Chem. 41, 391 (2017) K. Saeed, I. Khan, Turk. J. Chem. 41, 391 (2017)
11.
Zurück zum Zitat A.N. Ejhieh, M. Khorsandi, Desalination 262, 79 (2010) A.N. Ejhieh, M. Khorsandi, Desalination 262, 79 (2010)
12.
Zurück zum Zitat S.K. Kansal, S. Sood, A. Umar, S.K. Mehta, J. Alloys Compd. 581, 392 (2013) S.K. Kansal, S. Sood, A. Umar, S.K. Mehta, J. Alloys Compd. 581, 392 (2013)
13.
Zurück zum Zitat J. Marto, P.S. Marcos, T. Trindade, J.A. Labrincha, J. Hazard. Mater. 163, 36 (2009) J. Marto, P.S. Marcos, T. Trindade, J.A. Labrincha, J. Hazard. Mater. 163, 36 (2009)
14.
Zurück zum Zitat J. Aliaga, N. Cifuentes, G. Gonzalez, C.S. Torres, E. Benavente, Catalysts 8, 374 (2018) J. Aliaga, N. Cifuentes, G. Gonzalez, C.S. Torres, E. Benavente, Catalysts 8, 374 (2018)
15.
Zurück zum Zitat K. Fischer, P. Schulz, I. Atanasov, A.A. Latif, I. Thomas, M. Kuhnert, A. Prager, J. Griebel, A. Schulze, Catalysts 8, 376 (2018) K. Fischer, P. Schulz, I. Atanasov, A.A. Latif, I. Thomas, M. Kuhnert, A. Prager, J. Griebel, A. Schulze, Catalysts 8, 376 (2018)
16.
Zurück zum Zitat Y. Li, Q. Gu, X. Liu, M. Zhang, Mater. Sci. Forum 917, 190 (2018) Y. Li, Q. Gu, X. Liu, M. Zhang, Mater. Sci. Forum 917, 190 (2018)
17.
Zurück zum Zitat V.K. Gupta, R. Jain, A. Mittal, M. Mathur, S. Sikarwar, J. Colloid Interface Sci. 309, 464 (2007) V.K. Gupta, R. Jain, A. Mittal, M. Mathur, S. Sikarwar, J. Colloid Interface Sci. 309, 464 (2007)
18.
Zurück zum Zitat D. Yu, R. Cai, Z.Liu, Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 60, 1617 (2004) D. Yu, R. Cai, Z.Liu, Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 60, 1617 (2004)
19.
Zurück zum Zitat W. Chomkitichai, J. Pama, P. Jaiyen, S. Pano, J. Ketwaraporn, P. Pookmanee, S. Phanichphant, P. Jansanthea, Appl. Mech. Mater. 886, 138 (2019) W. Chomkitichai, J. Pama, P. Jaiyen, S. Pano, J. Ketwaraporn, P. Pookmanee, S. Phanichphant, P. Jansanthea, Appl. Mech. Mater. 886, 138 (2019)
20.
Zurück zum Zitat X. Liu, H. Zhai, P. Wang, Q. Zhang, Z. Wang, Y. Liu, Y. Dai, B. Huang, X. Qin, X. Zhang, Catal. Sci. Technol. 9, 652 (2019) X. Liu, H. Zhai, P. Wang, Q. Zhang, Z. Wang, Y. Liu, Y. Dai, B. Huang, X. Qin, X. Zhang, Catal. Sci. Technol. 9, 652 (2019)
21.
Zurück zum Zitat M.R. Abhilash, G. Akshatha, S. Srikantaswamy, RSC Adv. 9, 8557 (2019) M.R. Abhilash, G. Akshatha, S. Srikantaswamy, RSC Adv. 9, 8557 (2019)
22.
Zurück zum Zitat H. Gu, X. Chen, F. Chen, X. Zhou, Z. Parsaee, Ultrason. Sonochem. 41, 109 (2018) H. Gu, X. Chen, F. Chen, X. Zhou, Z. Parsaee, Ultrason. Sonochem. 41, 109 (2018)
23.
Zurück zum Zitat Z.A.M. Hir, P. Moradihamedani, A.H. Abdullah, M.A. Mohamed, Mater. Sci. Semicond. Process. 57, 157 (2017) Z.A.M. Hir, P. Moradihamedani, A.H. Abdullah, M.A. Mohamed, Mater. Sci. Semicond. Process. 57, 157 (2017)
24.
Zurück zum Zitat A. Bhattacharyya, S. Kawi, M.B. Ray, Catal. Today 98, 431 (2004) A. Bhattacharyya, S. Kawi, M.B. Ray, Catal. Today 98, 431 (2004)
25.
Zurück zum Zitat M.P. Seabra, R.R. Pires, J.A. Labrincha, Chem. Eng. J. 171, 692 (2011) M.P. Seabra, R.R. Pires, J.A. Labrincha, Chem. Eng. J. 171, 692 (2011)
26.
Zurück zum Zitat N. Zada, I. Khan, T. Shah, T. Gul, N. Khan, K. Saeed, Inorg. Nano-Met. Chem. 50, 333 (2020) N. Zada, I. Khan, T. Shah, T. Gul, N. Khan, K. Saeed, Inorg. Nano-Met. Chem. 50, 333 (2020)
27.
Zurück zum Zitat S. Ali, Z. Li, S. Chen, A. Zada, I. Khan, I. Khan, W. Ali, S. Shaheen, Y. Qu, L. Jing, Catal. Today 335, 557 (2019) S. Ali, Z. Li, S. Chen, A. Zada, I. Khan, I. Khan, W. Ali, S. Shaheen, Y. Qu, L. Jing, Catal. Today 335, 557 (2019)
28.
Zurück zum Zitat K. Saeed, M. Sadiq, I. Khan, S. Ullah, N. Ali, A. Khan, Appl. Water Sci. 8, 60 (2018) K. Saeed, M. Sadiq, I. Khan, S. Ullah, N. Ali, A. Khan, Appl. Water Sci. 8, 60 (2018)
29.
Zurück zum Zitat K. Mikami, Y. Kido, Y. Akaishi, A. Quitain, T. Kida, Sensors 19, 211 (2019) K. Mikami, Y. Kido, Y. Akaishi, A. Quitain, T. Kida, Sensors 19, 211 (2019)
30.
Zurück zum Zitat L. Lin, Y. Ma, Q. Xie, L. Wang, Q. Zhang, D.L. Peng, ACS Nano 11, 6893 (2017) L. Lin, Y. Ma, Q. Xie, L. Wang, Q. Zhang, D.L. Peng, ACS Nano 11, 6893 (2017)
31.
Zurück zum Zitat J. Ha, Y.T. Kim, J. Choi, Chem. Sus. Chem. 13, 419 (2020) J. Ha, Y.T. Kim, J. Choi, Chem. Sus. Chem. 13, 419 (2020)
32.
Zurück zum Zitat E. Alzahrani, R.A. Ahmed, Int. J. Electrochem. Sci. 11, 47123 (2016) E. Alzahrani, R.A. Ahmed, Int. J. Electrochem. Sci. 11, 47123 (2016)
33.
Zurück zum Zitat A.P.A. Mary, A.T. Ansari, R. Subramanian, J. King Saud Univ. Sci. 31, 1103 (2019) A.P.A. Mary, A.T. Ansari, R. Subramanian, J. King Saud Univ. Sci. 31, 1103 (2019)
34.
Zurück zum Zitat A.N. Bnaerjee, S.W. Joo, Nanotechnology 22, 365705 (2011) A.N. Bnaerjee, S.W. Joo, Nanotechnology 22, 365705 (2011)
35.
Zurück zum Zitat Y. Cao, Y. Saygili, A. Ummadisingu, J. Teuscher, J. Luo, N. Pellet, F. Giordano, S.M. Zakeeruddin, J.E. Moser, M. Freitag, A. Hagfeldt, M. Gratzel, Nat. Commun. 8, 15390 (2017) Y. Cao, Y. Saygili, A. Ummadisingu, J. Teuscher, J. Luo, N. Pellet, F. Giordano, S.M. Zakeeruddin, J.E. Moser, M. Freitag, A. Hagfeldt, M. Gratzel, Nat. Commun. 8, 15390 (2017)
36.
Zurück zum Zitat M.N. Asl, N.M. Mahmodi, P. Teymouri, B. Shahmoradi, R. Rezaee, A.Maleki, Desalin. Water Treat. 57, 1 (2016) M.N. Asl, N.M. Mahmodi, P. Teymouri, B. Shahmoradi, R. Rezaee, A.Maleki, Desalin. Water Treat. 57, 1 (2016)
37.
Zurück zum Zitat M. Batool, M.Z. Qureshi, F. Hashmi, N. Mehboob, W.M. Daoush, Asian J. Chem. 31, 707 (2019) M. Batool, M.Z. Qureshi, F. Hashmi, N. Mehboob, W.M. Daoush, Asian J. Chem. 31, 707 (2019)
39.
Zurück zum Zitat T. Zhang, I.P.A.F. Souza, J. Xu, V.C. Almeida, T. Asefa, Nanomaterials 8, 636 (2018) T. Zhang, I.P.A.F. Souza, J. Xu, V.C. Almeida, T. Asefa, Nanomaterials 8, 636 (2018)
40.
Zurück zum Zitat M.S. Niasari, F. Davar, Mater. Lett. 63, 441 (2009) M.S. Niasari, F. Davar, Mater. Lett. 63, 441 (2009)
41.
Zurück zum Zitat K. Saeed, I. Khan, T. Shah, S.Y. Park, Fiber Polym. 16, 1870 (2015) K. Saeed, I. Khan, T. Shah, S.Y. Park, Fiber Polym. 16, 1870 (2015)
42.
Zurück zum Zitat R. Gong, J. Ye, W. Dai, X. Yan, J. Hu, X. Hu, S. Li, H. Huang, Ind. Eng. Chem. Res. 52, 14297 (2013) R. Gong, J. Ye, W. Dai, X. Yan, J. Hu, X. Hu, S. Li, H. Huang, Ind. Eng. Chem. Res. 52, 14297 (2013)
43.
Zurück zum Zitat Z. Hong, Y. Cao, J. Deng, Mater. Lett. 52, 34 (2002) Z. Hong, Y. Cao, J. Deng, Mater. Lett. 52, 34 (2002)
44.
Zurück zum Zitat Z. Li, Y. Xin, Z. Zhang, H. Wu, P. Wang, Sci. Rep. 5, 10617 (2015) Z. Li, Y. Xin, Z. Zhang, H. Wu, P. Wang, Sci. Rep. 5, 10617 (2015)
45.
Zurück zum Zitat Z. You, J.M. Beale, J.M. Foley, S. Roy, G.M. Odegard, Q. Dai, S.W. Goh, Constr. Build. Mater. 25, 1072 (2011) Z. You, J.M. Beale, J.M. Foley, S. Roy, G.M. Odegard, Q. Dai, S.W. Goh, Constr. Build. Mater. 25, 1072 (2011)
46.
Zurück zum Zitat M.W. Ho, C.K. Lam, K. Lau, D.H.L. Ng, D.Hui, Compos. Struct. 75, 415 (2006) M.W. Ho, C.K. Lam, K. Lau, D.H.L. Ng, D.Hui, Compos. Struct. 75, 415 (2006)
47.
Zurück zum Zitat I. Khan, M. Sadiq, I. Khan, K. Saeed, Environ. Sci. Pollut. R. 26, 5140 (2019) I. Khan, M. Sadiq, I. Khan, K. Saeed, Environ. Sci. Pollut. R. 26, 5140 (2019)
48.
Zurück zum Zitat F. Gao, H. Pang, S. Xu, Q. Lu, Chem. Commun. 24, 3571 (2009) F. Gao, H. Pang, S. Xu, Q. Lu, Chem. Commun. 24, 3571 (2009)
49.
Zurück zum Zitat L. Sun, X. Wu, M. Meng, X. Zhu, P.K. Chu, J. Phys. Chem. C 118, 28063 (2014) L. Sun, X. Wu, M. Meng, X. Zhu, P.K. Chu, J. Phys. Chem. C 118, 28063 (2014)
50.
Zurück zum Zitat C. Dong, M. Zhong, T. Huang, M. Ma, D. Wortmann, M. Brajdic, I. Kelbassa, ACS Appl. Mater. Interfaces 3, 4332 (2011) C. Dong, M. Zhong, T. Huang, M. Ma, D. Wortmann, M. Brajdic, I. Kelbassa, ACS Appl. Mater. Interfaces 3, 4332 (2011)
51.
Zurück zum Zitat T. Kim, V.G. Parale, H.N.R. Jung, Y. Kim, Z. Driss, D. Driss, A. Bouabidi, S. Euchy, H.H. Park, Nanomaterials 9, 358 (2019) T. Kim, V.G. Parale, H.N.R. Jung, Y. Kim, Z. Driss, D. Driss, A. Bouabidi, S. Euchy, H.H. Park, Nanomaterials 9, 358 (2019)
52.
Zurück zum Zitat H. Park, S.A. Hira, N. Muthuchamy, S. Park, K.H. Park, Nanomater. Nanotechnol. 9, 1 (2019) H. Park, S.A. Hira, N. Muthuchamy, S. Park, K.H. Park, Nanomater. Nanotechnol. 9, 1 (2019)
53.
Zurück zum Zitat S.N.S. Jefri, A.H. Abdullah, E.N. Mohammad, Asian J. Green Chem. 3, 271 (2019) S.N.S. Jefri, A.H. Abdullah, E.N. Mohammad, Asian J. Green Chem. 3, 271 (2019)
54.
Zurück zum Zitat M.R.G. Robles, J.J.P. Bueno, C.S.A. Syllas, M.L.M. Lopez, F.M. Guerrero, MRS Adv. 3, 3933 (2018) M.R.G. Robles, J.J.P. Bueno, C.S.A. Syllas, M.L.M. Lopez, F.M. Guerrero, MRS Adv. 3, 3933 (2018)
55.
Zurück zum Zitat Inamuddin, Int. J. Biol. Macromol. 121, 1046 (2019) Inamuddin, Int. J. Biol. Macromol. 121, 1046 (2019)
56.
Zurück zum Zitat K. Saeed, I. Khan, T. Gul, M.Sadiq, Appl. Water Sci. 7, 3841 (2017) K. Saeed, I. Khan, T. Gul, M.Sadiq, Appl. Water Sci. 7, 3841 (2017)
57.
Zurück zum Zitat N. Zada, K. Saeed, I. Khan, Appl. Water Sci. 10, 40 (2020) N. Zada, K. Saeed, I. Khan, Appl. Water Sci. 10, 40 (2020)
58.
Zurück zum Zitat K.M. Reza, A.S.W. Kurny, F. Gulshan, Appl. Water Sci. 7, 1569 (2017) K.M. Reza, A.S.W. Kurny, F. Gulshan, Appl. Water Sci. 7, 1569 (2017)
Metadaten
Titel
Nanoclay-mediated photocatalytic activity enhancement of copper oxide nanoparticles for enhanced methyl orange photodegradation
verfasst von
Idrees Khan
Ibrahim Khan
Muhammad Usman
Muhammad Imran
Khalid Saeed
Publikationsdatum
23.04.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 11/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03431-6

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