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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 3/2017

13.10.2016

Sonochemical synthesis of CuO nanostructures and their morphology dependent optical and visible light driven photocatalytic properties

verfasst von: Thangaraj Pandiyarajan, Rajendran Saravanan, Balasubramanian Karthikeyan, F. Gracia, Héctor D. Mansilla, M. A. Gracia-Pinilla, Ramalinga Viswanathan Mangalaraja

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 3/2017

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Abstract

A controlled synthesis of CuO nanostructures with various morphologies were successfully achieved by presence/absence of low frequency (42 kHz) ultrasound with two different methods. The size, shape and morphology of the CuO nanostructures were tailored by altering the ultrasound, mode of addition and solvent medium. The crystalline structure and molecular vibrational modes of the prepared nanostructures were analysed through X-ray diffraction and FTIR measurement, respectively which confirmed that the nanostructures were phase pure high-quality CuO with monoclinic crystal structure. The morphological evaluation and elemental composition analysis were done using TEM and EDS attached with SEM, respectively. Furthermore, we demonstrated that the prepared CuO nanostructures could be served as an effective photocatalyst towards the degradation of methyl orange (MO) under visible light irradiation. Among the various nanostructures, the spherical shape CuO nanostructures were found to have the better catalytic activities towards MO dye degradation. The catalytic degradation performance of MO in the presence of CuO nanostructures showed the following order: spherical < nanorod < layered oval < nanoleaf < triangular < shuttles structures. The influence of loading and reusability of catalyst revealed that the efficiency of visible light assisted degradation of MO was effectively enhanced and more than 95 % of degradation was achieved after 3 cycles.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat A.S. Edelstein, R.C. Cammaratra, Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, 2nd edn. (CRC Press, Boca Raton, 1998), p. 616 A.S. Edelstein, R.C. Cammaratra, Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, 2nd edn. (CRC Press, Boca Raton, 1998), p. 616
2.
3.
Zurück zum Zitat A. Allagui, T. Salameh, H. Alawadhi, J. Electroanal. Chem. 750, 107–113 (2015)CrossRef A. Allagui, T. Salameh, H. Alawadhi, J. Electroanal. Chem. 750, 107–113 (2015)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat F.G. Banica, Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications (Wiley, Hoboken, 2012), p. 576CrossRef F.G. Banica, Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications (Wiley, Hoboken, 2012), p. 576CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Y. Fan, R. Liu, W. Du, Q. Lu, H. Pang, F. Gao, J. Mater. Chem. 22, 12609–12617 (2012)CrossRef Y. Fan, R. Liu, W. Du, Q. Lu, H. Pang, F. Gao, J. Mater. Chem. 22, 12609–12617 (2012)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat A.B. Kuzmenko, D. van der Marel, P.J.M. van Bentum, E.A. Tishchenko, C. Presura, A.A. Bush, Phys. Rev. B 63(1–15), 094303 (2001)CrossRef A.B. Kuzmenko, D. van der Marel, P.J.M. van Bentum, E.A. Tishchenko, C. Presura, A.A. Bush, Phys. Rev. B 63(1–15), 094303 (2001)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat G. Chen, J.M. Langlois, Y. Guo, W.A. Goddard, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86, 3447–3451 (1989)CrossRef G. Chen, J.M. Langlois, Y. Guo, W.A. Goddard, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86, 3447–3451 (1989)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat D.R. Saha, M. Mukherjee, D. Chakravorty, J. Magn. Magn. Mater. 324, 4073–4077 (2012)CrossRef D.R. Saha, M. Mukherjee, D. Chakravorty, J. Magn. Magn. Mater. 324, 4073–4077 (2012)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Muhibbullah, M. Ichimura, Jpn. J. Appl. Phys. 49(1–4), 081102 (2010)CrossRef M. Muhibbullah, M. Ichimura, Jpn. J. Appl. Phys. 49(1–4), 081102 (2010)CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat S. Ghosh, M.K. Naskar, RSC Adv. 3, 13728-1 (2013) S. Ghosh, M.K. Naskar, RSC Adv. 3, 13728-1 (2013)
15.
Zurück zum Zitat W. Wang, Q. Zhou, X. Fei, Y. He, P. Zhang, G. Zhang, L. Peng, W. Xie, CrystEngComm 12, 2232–2237 (2010)CrossRef W. Wang, Q. Zhou, X. Fei, Y. He, P. Zhang, G. Zhang, L. Peng, W. Xie, CrystEngComm 12, 2232–2237 (2010)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat M. Outokesh, M. Hosseinpour, S.J. Ahmadi, T. Mousavand, S. Sadjadi, W. Soltanian, Ind. Eng. Chem. Res. 50, 3540–3554 (2011)CrossRef M. Outokesh, M. Hosseinpour, S.J. Ahmadi, T. Mousavand, S. Sadjadi, W. Soltanian, Ind. Eng. Chem. Res. 50, 3540–3554 (2011)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat C. Yang, F. Xiao, J. Wang, X. Su, J. Colloid Interface Sci. 435, 34–42 (2014)CrossRef C. Yang, F. Xiao, J. Wang, X. Su, J. Colloid Interface Sci. 435, 34–42 (2014)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat X.D. Yang, L.L. Jiang, C.J. Maon, H.L. Niu, J.M. Song, S.Y. Zhang, Mater. Lett. 115, 121–124 (2014)CrossRef X.D. Yang, L.L. Jiang, C.J. Maon, H.L. Niu, J.M. Song, S.Y. Zhang, Mater. Lett. 115, 121–124 (2014)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat K.M. Shrestha, C.M. Sorensen, K.J. Klabunde, J. Phys. Chem. C 114, 14368–14376 (2010)CrossRef K.M. Shrestha, C.M. Sorensen, K.J. Klabunde, J. Phys. Chem. C 114, 14368–14376 (2010)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat X.Z. Lin, P. Liu, J.M. Yu, G.W. Yang, J. Phys. Chem. C 113, 17543–17547 (2009)CrossRef X.Z. Lin, P. Liu, J.M. Yu, G.W. Yang, J. Phys. Chem. C 113, 17543–17547 (2009)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S.H. Kima, A. Umar, R. Kumar, A.A. Ibrahima, G. Kumar, Mater. Lett. 156, 138–141 (2015)CrossRef S.H. Kima, A. Umar, R. Kumar, A.A. Ibrahima, G. Kumar, Mater. Lett. 156, 138–141 (2015)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat X. Xu, D. Xiao, K. Dai, Y. Qub, Y. Yinb, H. Chen, Appl. Surf. Sci. 358, 181–187 (2015)CrossRef X. Xu, D. Xiao, K. Dai, Y. Qub, Y. Yinb, H. Chen, Appl. Surf. Sci. 358, 181–187 (2015)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat L. Hu, N. Gao, S. Liu, S. Wageh, A.A. Al-Ghamdi, A. Alshahrie, X. Fang, Adv. Funct. Mater. 25, 445–454 (2015)CrossRef L. Hu, N. Gao, S. Liu, S. Wageh, A.A. Al-Ghamdi, A. Alshahrie, X. Fang, Adv. Funct. Mater. 25, 445–454 (2015)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat C. Lu, C. Liu, R. Chen, X. Fang, K. Xu, D. Meng, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 6947–6954 (2016) C. Lu, C. Liu, R. Chen, X. Fang, K. Xu, D. Meng, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 6947–6954 (2016)
25.
26.
Zurück zum Zitat M. Villani, A.B. Alabi, N. Coppede, D. Calestani, L. Lazzarini, A. Zappettini, Cryst. Res. Technol. 49, 594–598 (2014)CrossRef M. Villani, A.B. Alabi, N. Coppede, D. Calestani, L. Lazzarini, A. Zappettini, Cryst. Res. Technol. 49, 594–598 (2014)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat L. Zheng, S. Han, H. Liu, P. Yu, X. Fang, Small 12, 1527–1536 (2016)CrossRef L. Zheng, S. Han, H. Liu, P. Yu, X. Fang, Small 12, 1527–1536 (2016)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Q. Zhang, K. Zhang, D. Xu, G. Yang, H. Huang, F. Nie, C. Liu, S. Yang, Prog. Mater Sci. 60, 208–337 (2014)CrossRef Q. Zhang, K. Zhang, D. Xu, G. Yang, H. Huang, F. Nie, C. Liu, S. Yang, Prog. Mater Sci. 60, 208–337 (2014)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat J. Li, F. Sun, K. Gu, T. Wu, W. Zhai, W. Li, S. Huang, Appl. Catal. A 406, 51–58 (2011)CrossRef J. Li, F. Sun, K. Gu, T. Wu, W. Zhai, W. Li, S. Huang, Appl. Catal. A 406, 51–58 (2011)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat J. Liu, J. Jin, Z. Deng, S.Z. Huang, Z.Y. Hu, L. Wang, C. Wang, L.H. Chen, Y. Li, G.V. Tendeloo, B.L. Su, J. Colloid Interface Sci. 384, 1–9 (2012)CrossRef J. Liu, J. Jin, Z. Deng, S.Z. Huang, Z.Y. Hu, L. Wang, C. Wang, L.H. Chen, Y. Li, G.V. Tendeloo, B.L. Su, J. Colloid Interface Sci. 384, 1–9 (2012)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Y. Wang, D. Wang, B. Yan, Y. Chen, C. Song, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 6918–6924 (2016) Y. Wang, D. Wang, B. Yan, Y. Chen, C. Song, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 6918–6924 (2016)
32.
Zurück zum Zitat S.P. Meshram, P.V. Adhyapak, U.P. Mulik, D.P. Amalnerkar, Chem. Eng. J. 204–206, 158–168 (2012)CrossRef S.P. Meshram, P.V. Adhyapak, U.P. Mulik, D.P. Amalnerkar, Chem. Eng. J. 204–206, 158–168 (2012)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat A.N. Ejhieh, H.Z. Mobarakeh, J. Ind. Eng. Chem. 20, 1421–1431 (2014)CrossRef A.N. Ejhieh, H.Z. Mobarakeh, J. Ind. Eng. Chem. 20, 1421–1431 (2014)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat A. Sharma, M. Varshney, J. Park, T.K. Ha, K.H. Chae, H.J. Shin, RSC Adv. 5, 21762–21771 (2015)CrossRef A. Sharma, M. Varshney, J. Park, T.K. Ha, K.H. Chae, H.J. Shin, RSC Adv. 5, 21762–21771 (2015)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat A. Sharma, M. Varshney, T.K. Ha, K.H. Chae, H.J. Shin, Curr. Appl. Phys. 15, 1148–1155 (2015)CrossRef A. Sharma, M. Varshney, T.K. Ha, K.H. Chae, H.J. Shin, Curr. Appl. Phys. 15, 1148–1155 (2015)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Y. Chen, X. Tao, Y. Min, F. Zheng, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24, 1319–1324 (2013) Y. Chen, X. Tao, Y. Min, F. Zheng, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24, 1319–1324 (2013)
37.
Zurück zum Zitat J. Huang, G. Fu, C. Shi, X. Wang, M. Zhai, C. Gu, J. Phys. Chem. Solids 75, 1011–1016 (2014)CrossRef J. Huang, G. Fu, C. Shi, X. Wang, M. Zhai, C. Gu, J. Phys. Chem. Solids 75, 1011–1016 (2014)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat C. Suryanarayana, M. Grant Norton, X-ray Diffraction: A Practical Approach (Plenum Press, New York, 1998) pp. 213–221CrossRef C. Suryanarayana, M. Grant Norton, X-ray Diffraction: A Practical Approach (Plenum Press, New York, 1998) pp. 213–221CrossRef
39.
Zurück zum Zitat S. Ayyappan, J. Philip, B. Raj, Mater. Chem. Phys. 115, 712–717 (2009)CrossRef S. Ayyappan, J. Philip, B. Raj, Mater. Chem. Phys. 115, 712–717 (2009)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat X.Y. Chen, H. Cui, P. Liu, G.W. Yang, Appl. Phys. Lett. 90(1–3), 183118 (2007)CrossRef X.Y. Chen, H. Cui, P. Liu, G.W. Yang, Appl. Phys. Lett. 90(1–3), 183118 (2007)CrossRef
41.
42.
Zurück zum Zitat L. Debbichi, M.C. Marco de Lucas, J.F. Pierson, P. Kruger, J. Phys. Chem. C 116, 10232–10237 (2012)CrossRef L. Debbichi, M.C. Marco de Lucas, J.F. Pierson, P. Kruger, J. Phys. Chem. C 116, 10232–10237 (2012)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat C. Chen, Y. Zheng, Y. Zhan, X. Lin, Q. Zheng, K. Wei, Cryst. Growth Des. 8, 3549–3554 (2008)CrossRef C. Chen, Y. Zheng, Y. Zhan, X. Lin, Q. Zheng, K. Wei, Cryst. Growth Des. 8, 3549–3554 (2008)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat C. Yang, F. Xiao, J. Wang, X. Su, Sens. Actuators, B 207, 177–185 (2015)CrossRef C. Yang, F. Xiao, J. Wang, X. Su, Sens. Actuators, B 207, 177–185 (2015)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat L. Pan, X. Liu, Z. Sun, C.Q. Sun, J. Mater. Chem. A 1, 8299–8326 (2013)CrossRef L. Pan, X. Liu, Z. Sun, C.Q. Sun, J. Mater. Chem. A 1, 8299–8326 (2013)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat S. Sonia, S. Poongodi, P. Suresh Kumar, D. Mangalaraj, N. Ponpandian, C. Viswanathan, Mater. Sci. Semicond. Process. 30, 585–591 (2015)CrossRef S. Sonia, S. Poongodi, P. Suresh Kumar, D. Mangalaraj, N. Ponpandian, C. Viswanathan, Mater. Sci. Semicond. Process. 30, 585–591 (2015)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat T. Pandiyarajan, R.V. Mangalaraja, B. Karthikeyan, P. Sathishkumar, H.D. Mansilla, D. Contreras, Jose Ruiz, Appl. Phys. A 119, 487–495 (2015)CrossRef T. Pandiyarajan, R.V. Mangalaraja, B. Karthikeyan, P. Sathishkumar, H.D. Mansilla, D. Contreras, Jose Ruiz, Appl. Phys. A 119, 487–495 (2015)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat V. Ramaswamy, N.B. Jagtap, S. Vijayanand, D.S. Bhange, P.S. Awati, Mater. Res. Bull. 43, 1145–1152 (2008)CrossRef V. Ramaswamy, N.B. Jagtap, S. Vijayanand, D.S. Bhange, P.S. Awati, Mater. Res. Bull. 43, 1145–1152 (2008)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat H. Wang, C. Xie, W. Zhang, S. Cai, Z. Yang, Y. Gui, J. Hazard. Mater. 141, 645–652 (2007)CrossRef H. Wang, C. Xie, W. Zhang, S. Cai, Z. Yang, Y. Gui, J. Hazard. Mater. 141, 645–652 (2007)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat R. Saravanan, V.K. Gupta, V. Narayanan, A. Stephen, J. Mol. Liq. 181, 133–141 (2013)CrossRef R. Saravanan, V.K. Gupta, V. Narayanan, A. Stephen, J. Mol. Liq. 181, 133–141 (2013)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat M. Zhu, G. Diao, Catal. Sci. Technol. 2, 82–84 (2012) M. Zhu, G. Diao, Catal. Sci. Technol. 2, 82–84 (2012)
52.
53.
Zurück zum Zitat S. Dutta, K. Das, K. Chakrabarti, D. Jana, S.K. De, S. De, J. Phys. D Appl. Phys. 49(1–9), 315107 (2016)CrossRef S. Dutta, K. Das, K. Chakrabarti, D. Jana, S.K. De, S. De, J. Phys. D Appl. Phys. 49(1–9), 315107 (2016)CrossRef
54.
55.
Zurück zum Zitat M.M. Hossain, H. Shima, MdA Islam, M. Hasand, M. Lee, RSC Adv. 6, 4170–4182 (2016)CrossRef M.M. Hossain, H. Shima, MdA Islam, M. Hasand, M. Lee, RSC Adv. 6, 4170–4182 (2016)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat W. Wang, L. Wang, H. Shi, Y. Liang, CrystEngComm 14, 5914–5922 (2012)CrossRef W. Wang, L. Wang, H. Shi, Y. Liang, CrystEngComm 14, 5914–5922 (2012)CrossRef
59.
Zurück zum Zitat A. Chithambararaj, N.S. Sanjini, S. Velmathi, A. Chandra Bose, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 14761–14769 (2013)CrossRef A. Chithambararaj, N.S. Sanjini, S. Velmathi, A. Chandra Bose, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 14761–14769 (2013)CrossRef
60.
61.
Zurück zum Zitat C.C. Wang, J.R. Li, X.L. Lv, Y.Q. Zhang, G. Guo, Energy. Environ Sci. 7, 2831–2867 (2014) C.C. Wang, J.R. Li, X.L. Lv, Y.Q. Zhang, G. Guo, Energy. Environ Sci. 7, 2831–2867 (2014)
Metadaten
Titel
Sonochemical synthesis of CuO nanostructures and their morphology dependent optical and visible light driven photocatalytic properties
verfasst von
Thangaraj Pandiyarajan
Rajendran Saravanan
Balasubramanian Karthikeyan
F. Gracia
Héctor D. Mansilla
M. A. Gracia-Pinilla
Ramalinga Viswanathan Mangalaraja
Publikationsdatum
13.10.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 3/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-5817-2

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