Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2019

31.05.2019

Removal of Rhodamine B by g-C3N4/Co3O4/MWCNT composite stabilized in hydrogel via the synergy of adsorption and photocatalysis under visible light

verfasst von: Mohammad Reza Mohammad Shafiee, Janan Parhizkar, Sasan Radfar

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 13/2019

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Hydrogel nanocomposite as a novel porous macromolecular provides potential applications in many different fields. In this paper, Co3O4/g-C3N4/multi wall carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites were stabilized in resorcinol formaldehyde hydrogel for a highly efficient removal of Rhodamine B from aqueous solution. Hydrogel, Co3O4 in hydrogel, g-C3N4 in hydrogel, Co3O4/g-C3N4 in hydrogel and Co3O4/g-C3N4/MWCNT in hydrogel were synthesized and characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), X-ray diffraction (XRD), BET, BJH, Scanning Electron Microscope (SEM) and energy dispersive X ray (EDX). BET results showed that the presence of nanomaterials in synthesis steps of hydrogel, increase specific surface area about 22.5-30 times. DRS results confirmed that the stabilization of g-C3N4 and Co3O4 nanoparticles in hydrogel effectively shifted absorption edge to longer wavelength (red shift). The aim of this study is to eliminate Rhodamine B from solution by semiconducting materials which stabilized in hydrogel. Adsorption and synergistic performance of each sample in removal of 3 ppm solution of Rhodamine B were evaluated by UV–Vis spectrophotometry in dark and under visible light irradiation, respectively. The best removal performance (87%) was obtained by Co3O4/g-C3N4/MWCNT nanocomposites stabilized in hydrogel in 120 min under visible light irradiation. All of the samples follow first order kinetic model in removal of Rhodamine B. This study provides new insights into the stabilization of catalysts in hydrogel as a porous material and facilitates their application in the synergistic removal of dye in the field of water treatment.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat E. Forgacs, T. Cserhati, G. Oros, Environ. Int. 30(7), 953–971 (2004)CrossRef E. Forgacs, T. Cserhati, G. Oros, Environ. Int. 30(7), 953–971 (2004)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat F.R. Abe, J.N. Mendonça, L.A. Moraes, G.A. de Oliveira, C. Gravato, A.M. Soares, D.P. de Oliveira, Chemosphere 178, 282–290 (2017)CrossRef F.R. Abe, J.N. Mendonça, L.A. Moraes, G.A. de Oliveira, C. Gravato, A.M. Soares, D.P. de Oliveira, Chemosphere 178, 282–290 (2017)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat C.H. Han, R. M. Zhang, T. Cheng, X. Zhang, DEStech Transactions on Engineering and Technology Research (apetc) (2017) C.H. Han, R. M. Zhang, T. Cheng, X. Zhang, DEStech Transactions on Engineering and Technology Research (apetc) (2017)
4.
Zurück zum Zitat M. Punzi, F. Nilsson, A. Anbalagan, B.M. Svensson, K. Jönsson, B. Mattiasson, M. Jonstrup, J. Hazard. Mater. 292, 52–60 (2015)CrossRef M. Punzi, F. Nilsson, A. Anbalagan, B.M. Svensson, K. Jönsson, B. Mattiasson, M. Jonstrup, J. Hazard. Mater. 292, 52–60 (2015)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat P.V. Suraja, Z. Yaakob, N.N. Binitha, S. Triwahyono, P.P. Silija, Clean Technol. Environ. Policy 15(6), 967–975 (2013)CrossRef P.V. Suraja, Z. Yaakob, N.N. Binitha, S. Triwahyono, P.P. Silija, Clean Technol. Environ. Policy 15(6), 967–975 (2013)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat S. Banerjee, M.C. Chattopadhyaya, Arab. J. Chem. 10, S1629–S1638 (2017)CrossRef S. Banerjee, M.C. Chattopadhyaya, Arab. J. Chem. 10, S1629–S1638 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat H. Zhu, R. Jiang, J. Li, Y. Fu, S. Jiang, J. Yao, Sep. Purif. Technol. 179, 184–193 (2017)CrossRef H. Zhu, R. Jiang, J. Li, Y. Fu, S. Jiang, J. Yao, Sep. Purif. Technol. 179, 184–193 (2017)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat S. Lee, S. Bong, J. Ha, M. Kwak, S.K. Park, Y. Piao, Sens Actuators B 215, 62–69 (2015)CrossRef S. Lee, S. Bong, J. Ha, M. Kwak, S.K. Park, Y. Piao, Sens Actuators B 215, 62–69 (2015)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat G. Han, C.Z. Liang, T.S. Chung, M. Weber, C. Staudt, C. Maletzko, Water Res. 91, 361–370 (2016)CrossRef G. Han, C.Z. Liang, T.S. Chung, M. Weber, C. Staudt, C. Maletzko, Water Res. 91, 361–370 (2016)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Kumari, C.U. Pittman Jr., D. Mohan, J. Colloid Interface Sci. 442, 120–132 (2015)CrossRef M. Kumari, C.U. Pittman Jr., D. Mohan, J. Colloid Interface Sci. 442, 120–132 (2015)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Y. Shen, Q. Fang, B. Chen, Environ. Sci. Technol. 49(1), 67–84 (2014)CrossRef Y. Shen, Q. Fang, B. Chen, Environ. Sci. Technol. 49(1), 67–84 (2014)CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat H. Wang, X. Yuan, Y. Wu, X. Chen, L. Leng, H. Wang, G. Zeng, Chem. Eng. J. 262, 597–606 (2015)CrossRef H. Wang, X. Yuan, Y. Wu, X. Chen, L. Leng, H. Wang, G. Zeng, Chem. Eng. J. 262, 597–606 (2015)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat S. Zhang, M. Zeng, W. Xu, J. Li, J. Xu, X. Wang, Dalton Trans. 42(22), 7854–7858 (2013)CrossRef S. Zhang, M. Zeng, W. Xu, J. Li, J. Xu, X. Wang, Dalton Trans. 42(22), 7854–7858 (2013)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat X. Wang, Y. Liang, W. An, J. Hu, Y. Zhu, W. Cui, Appl. Catal. B 219, 53–62 (2017)CrossRef X. Wang, Y. Liang, W. An, J. Hu, Y. Zhu, W. Cui, Appl. Catal. B 219, 53–62 (2017)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat F. Chen, W. An, L. Liu, Y. Liang, W. Cui, Appl. Catal. B 217, 65–80 (2017)CrossRef F. Chen, W. An, L. Liu, Y. Liang, W. Cui, Appl. Catal. B 217, 65–80 (2017)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat H.K. No, N.Y. Park, S.H. Lee, S.P. Meyers, Int. J. Food Microbiol. 74(1–2), 65–72 (2002)CrossRef H.K. No, N.Y. Park, S.H. Lee, S.P. Meyers, Int. J. Food Microbiol. 74(1–2), 65–72 (2002)CrossRef
19.
20.
Zurück zum Zitat B. Kupfer, K. Majhi, D.A. Keller, Y. Bouhadana, S. Rühle, H.N. Barad, A. Zaban, Adv. Energy Mater. 5(1), 1401007 (2015)CrossRef B. Kupfer, K. Majhi, D.A. Keller, Y. Bouhadana, S. Rühle, H.N. Barad, A. Zaban, Adv. Energy Mater. 5(1), 1401007 (2015)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat D. Jonynaitė, J. Senvaitienė, J. Kiuberis, A. Kareiva, R. Juškėnas, R. Ramanauskas, Chemija 20(1), 10–18 (2009) D. Jonynaitė, J. Senvaitienė, J. Kiuberis, A. Kareiva, R. Juškėnas, R. Ramanauskas, Chemija 20(1), 10–18 (2009)
22.
Zurück zum Zitat K. Asano, C. Ohnishi, S. Iwamoto, Y. Shioya, M. Inoue, Appl. Catal. B 78(3–4), 242–249 (2008)CrossRef K. Asano, C. Ohnishi, S. Iwamoto, Y. Shioya, M. Inoue, Appl. Catal. B 78(3–4), 242–249 (2008)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat H. Yang, Z. Jin, D. Liu, K. Fan, G. Wang, J. Phys. Chem. C 122(19), 10430–10441 (2018)CrossRef H. Yang, Z. Jin, D. Liu, K. Fan, G. Wang, J. Phys. Chem. C 122(19), 10430–10441 (2018)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Q. Liu, M. Cao, L. Chen, X. Yuan, Q. Zhong, L. Wu, Q. Zhang, ChemPlusChem 83(5), 334–338 (2018)CrossRef Q. Liu, M. Cao, L. Chen, X. Yuan, Q. Zhong, L. Wu, Q. Zhang, ChemPlusChem 83(5), 334–338 (2018)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Y.N. Liu, N. Liu, Y. Chen, W. Zhang, R. Qu, Q. Zhang, Y. Wei, Water Res. 137, 144–152 (2018)CrossRef Y.N. Liu, N. Liu, Y. Chen, W. Zhang, R. Qu, Q. Zhang, Y. Wei, Water Res. 137, 144–152 (2018)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat X. Wang, T.T. Li, Y.Q. Zheng, Int. J. Hydrogen Energy 43(4), 2009–2017 (2018)CrossRef X. Wang, T.T. Li, Y.Q. Zheng, Int. J. Hydrogen Energy 43(4), 2009–2017 (2018)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat I. Sheikhshoaie, A. Rezazadeh, S. Ramezanpour, Asian J. Nanosci. Mater. 1(4), 172–293, 271–281 (2018) I. Sheikhshoaie, A. Rezazadeh, S. Ramezanpour, Asian J. Nanosci. Mater. 1(4), 172–293, 271–281 (2018)
28.
Zurück zum Zitat S.S. Fiyadh, M.A. AlSaadi, M.K. AlOmar, S.S. Fayaed, F.S. Mjalli, A. El-Shafie, J. Environ. Eng. 144(8), 04018070 (2018)CrossRef S.S. Fiyadh, M.A. AlSaadi, M.K. AlOmar, S.S. Fayaed, F.S. Mjalli, A. El-Shafie, J. Environ. Eng. 144(8), 04018070 (2018)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat M. M. Khaled, M. K. Nazal, M. A. Atieh, U.S. Patent Application No. 10/005,967 (2018) M. M. Khaled, M. K. Nazal, M. A. Atieh, U.S. Patent Application No. 10/005,967 (2018)
30.
Zurück zum Zitat Y. Huang, G. Ruan, Y. Ruan, W. Zhang, X. Li, F. Du, J. Li, RSC Adv. 8(24), 13417–13422 (2018)CrossRef Y. Huang, G. Ruan, Y. Ruan, W. Zhang, X. Li, F. Du, J. Li, RSC Adv. 8(24), 13417–13422 (2018)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat H. Tang, Y. Zhao, S. Shan, X. Yang, D. Liu, F. Cui, B. Xing, Environ. Sci. Nano 5(10), 2357–2367 (2018)CrossRef H. Tang, Y. Zhao, S. Shan, X. Yang, D. Liu, F. Cui, B. Xing, Environ. Sci. Nano 5(10), 2357–2367 (2018)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat J. Wen, J. Xie, X. Chen, X. Li, Appl. Surf. Sci. 391, 72–123 (2017)CrossRef J. Wen, J. Xie, X. Chen, X. Li, Appl. Surf. Sci. 391, 72–123 (2017)CrossRef
33.
34.
Zurück zum Zitat Z. Zhu, Z. Lu, D. Wang, X. Tang, Y. Yan, W. Shi, H. Dong, Appl. Catal. B 182, 115–122 (2016)CrossRef Z. Zhu, Z. Lu, D. Wang, X. Tang, Y. Yan, W. Shi, H. Dong, Appl. Catal. B 182, 115–122 (2016)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat M. Mousavi, A. Habibi-Yangjeh, S.R. Pouran, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 29, 1719–1747 (2018) M. Mousavi, A. Habibi-Yangjeh, S.R. Pouran, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 29, 1719–1747 (2018)
36.
Zurück zum Zitat M. Mousavi, A. Habibi-Yangjeh, Mater. Res. Bull. 105, 159–171 (2018)CrossRef M. Mousavi, A. Habibi-Yangjeh, Mater. Res. Bull. 105, 159–171 (2018)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat A. Akhundi, A. Habibi-Yangjeh, Appl. Surf. Sci. 358, 261–269 (2015)CrossRef A. Akhundi, A. Habibi-Yangjeh, Appl. Surf. Sci. 358, 261–269 (2015)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat H. Shao, X. Zhao, Y. Wang, R. Mao, Y. Wang, M. Qiao, S. Zhao, Y. Zhu, Appl. Catal. B 218, 810–818 (2017)CrossRef H. Shao, X. Zhao, Y. Wang, R. Mao, Y. Wang, M. Qiao, S. Zhao, Y. Zhu, Appl. Catal. B 218, 810–818 (2017)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat C. Han, L. Ge, C. Chen, Y. Li, X. Xiao, Y. Zhang, L. Guo, Appl. Catal. B 147, 546–553 (2014)CrossRef C. Han, L. Ge, C. Chen, Y. Li, X. Xiao, Y. Zhang, L. Guo, Appl. Catal. B 147, 546–553 (2014)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat X. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J.M. Carlsson, M. Antonietti, Nat. Mater. 8(1), 76 (2009)CrossRef X. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J.M. Carlsson, M. Antonietti, Nat. Mater. 8(1), 76 (2009)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat T. Horikawa, J.I. Hayashi, K. Muroyama, Carbon 42(8–9), 1625–1633 (2004)CrossRef T. Horikawa, J.I. Hayashi, K. Muroyama, Carbon 42(8–9), 1625–1633 (2004)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat Z. Tong, D. Yang, J. Shi, Y. Nan, Y. Sun, Z. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 7(46), 25693–25701 (2015)CrossRef Z. Tong, D. Yang, J. Shi, Y. Nan, Y. Sun, Z. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 7(46), 25693–25701 (2015)CrossRef
44.
45.
46.
Zurück zum Zitat F. Dong, Z. Wang, Y. Sun, W.K. Ho, H. Zhang, J. Colloid Interface Sci. 401, 70–79 (2013)CrossRef F. Dong, Z. Wang, Y. Sun, W.K. Ho, H. Zhang, J. Colloid Interface Sci. 401, 70–79 (2013)CrossRef
47.
48.
Zurück zum Zitat C.W. Tang, C.B. Wang, S.H. Chien, Thermochim. Acta 473(1–2), 68–73 (2008)CrossRef C.W. Tang, C.B. Wang, S.H. Chien, Thermochim. Acta 473(1–2), 68–73 (2008)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat F. Manteghi, S.H. Kazemi, M. Peyvandipour, A. Asghari, RSC Adv. 5(93), 76458–76463 (2015)CrossRef F. Manteghi, S.H. Kazemi, M. Peyvandipour, A. Asghari, RSC Adv. 5(93), 76458–76463 (2015)CrossRef
50.
51.
Zurück zum Zitat Y. Li, K. Lv, W. Ho, F. Dong, X. Wu, Y. Xia, Appl. Catal. B 202, 611–619 (2017)CrossRef Y. Li, K. Lv, W. Ho, F. Dong, X. Wu, Y. Xia, Appl. Catal. B 202, 611–619 (2017)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat C. Han, L. Ge, C. Chen, Y. Li, X. Xiao, Y. Zhang, L. Guo, Appl. Catal. B 147, 546–553 (2014)CrossRef C. Han, L. Ge, C. Chen, Y. Li, X. Xiao, Y. Zhang, L. Guo, Appl. Catal. B 147, 546–553 (2014)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat M. Montazerozohori, M. Nasr-Esfahani, S. Joohari, Environ. Prot. Eng. 38(3), 45–55 (2012) M. Montazerozohori, M. Nasr-Esfahani, S. Joohari, Environ. Prot. Eng. 38(3), 45–55 (2012)
Metadaten
Titel
Removal of Rhodamine B by g-C3N4/Co3O4/MWCNT composite stabilized in hydrogel via the synergy of adsorption and photocatalysis under visible light
verfasst von
Mohammad Reza Mohammad Shafiee
Janan Parhizkar
Sasan Radfar
Publikationsdatum
31.05.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 13/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01607-3

Weitere Artikel der Ausgabe 13/2019

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2019 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt