Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2024

01.01.2024

Sunlight-driven photocatalytic degradation of organic pollutant in an aqueous medium by Gd-doped CuO nanocatalyst

verfasst von: V. Natarajan, K. Sathiyamoorthy, R. Thilak Kumar, M. Navaneethan, S. Harish

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 1/2024

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

The scope of the present study is to investigate the influence of CuO doped with copper oxide (CuO) and gadolinium (Gd3+) metal ions on the structural, optical, morphological, magnetic, and photocatalytic degradation activity. A series of Gd-doped CuO moieties (1, 3, 5, 10, and 15 mol %) were prepared in a facile hydrothermal manner. The properties of the synthesized Gd-doped CuO catalyst were investigated using various instrumentation methods. It was found that Gd3+ ions were effectively incorporated into the CuO matrix and the photocatalytic activity of the Gd-doped CuO photocatalyst was improved compared to pristine CuO. The developed photocatalytic activity of Gd-doped CuO is attributed to improving the absorption of sunlight. Also, to make the charge separation between photo-induced e and h+ effectively. Furthermore, the probable photocatalytic mechanism of the Gd-doped CuO nanostructure was proposed. The organic pollutants rhodamine B (RhB) and ciprofloxacin (CIP) were exposed to sunlight and also investigated. The photocatalytic degradation efficiency of the synthesized Gd-doped CuO catalyst was tested with the organic pollutants RhB and CIP. Among the synthesized catalysts GC 10 mol % showed the maximum photocatalytic degradation efficiency. It was observed that RhB has a maximum degradation of about 87% in 90 min and CIP has 80% in 90 min. The foremost dynamic parameters responsible for the photocatalytic degradation were determined by catching (trapping) phenomena; The abundance of the dye was 10 ppm and the amount of the synthesized catalyst was 50 mg L−1. This work is expected to provide new inspiration for the rational design of high-efficiency catalyst systems for environmental remediation.

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!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
2.
Zurück zum Zitat T. Jan, J. Iqbal, Q. Mansoor, M. Ismail, M. Sajjad Haider Naqvi, A. Gul, S. Faizan-Ul-Hassan Naqvi, F. Abbas, J. Phys. D Appl. Phys. 47, 355301 (2014) T. Jan, J. Iqbal, Q. Mansoor, M. Ismail, M. Sajjad Haider Naqvi, A. Gul, S. Faizan-Ul-Hassan Naqvi, F. Abbas, J. Phys. D Appl. Phys. 47, 355301 (2014)
3.
Zurück zum Zitat S. Sellaiyan, L. Vimala Devi, K. Sako, A. Uedono, K. Sivaji, J. Alloys Compd. 788, 549 (2019) S. Sellaiyan, L. Vimala Devi, K. Sako, A. Uedono, K. Sivaji, J. Alloys Compd. 788, 549 (2019)
4.
Zurück zum Zitat L.V. Devi, T. Selvalakshmi, S. Sellaiyan, A. Uedono, K. Sivaji, S. Sankar, J. Alloys Compd. 709, 496 (2017) L.V. Devi, T. Selvalakshmi, S. Sellaiyan, A. Uedono, K. Sivaji, S. Sankar, J. Alloys Compd. 709, 496 (2017)
5.
Zurück zum Zitat R. Gopalakrishnan, M. Ashokkumar, J. Mol. Struct. 1244, 131207 (2021) R. Gopalakrishnan, M. Ashokkumar, J. Mol. Struct. 1244, 131207 (2021)
6.
Zurück zum Zitat B.M. Abu-Zied, S.M. Bawaked, S.A. Kosa, W. Schwieger, Int. J. Electrochem. Sci. 11, 1568–1580 (2016) B.M. Abu-Zied, S.M. Bawaked, S.A. Kosa, W. Schwieger, Int. J. Electrochem. Sci. 11, 1568–1580 (2016)
7.
Zurück zum Zitat D. R. John, S. Deepapriya, R. M. Cyril, V. P. Annie, M. Jose, D. S. Jerome, in: AIP Conf Proc (American Institute of Physics Inc., 2020). D. R. John, S. Deepapriya, R. M. Cyril, V. P. Annie, M. Jose, D. S. Jerome, in: AIP Conf Proc (American Institute of Physics Inc., 2020).
8.
Zurück zum Zitat N.I.I. Zamri, S.L.N. Zulmajdi, E. Kusrini, K. Ayuningtyas, H.M. Yasin, A. Usman, Evergreen 7, 280 (2020) N.I.I. Zamri, S.L.N. Zulmajdi, E. Kusrini, K. Ayuningtyas, H.M. Yasin, A. Usman, Evergreen 7, 280 (2020)
9.
Zurück zum Zitat S.J. Singh, P. Chinnamuthu, Colloids Surf A Physicochem Eng Asp 625, 126864 (2021) S.J. Singh, P. Chinnamuthu, Colloids Surf A Physicochem Eng Asp 625, 126864 (2021)
11.
Zurück zum Zitat A. Hastir, N. Kohli, R.C. Singh, J. Phys. Chem. Solids 105, 23 (2017) A. Hastir, N. Kohli, R.C. Singh, J. Phys. Chem. Solids 105, 23 (2017)
12.
Zurück zum Zitat D. Han, J. Yang, F. Gu, Z. Wang, RSC Adv. 6, 45085 (2016) D. Han, J. Yang, F. Gu, Z. Wang, RSC Adv. 6, 45085 (2016)
13.
Zurück zum Zitat R. Saravanan, S. Karthikeyan, V.K. Gupta, G. Sekaran, V. Narayanan, A. Stephen, Mater. Sci. Eng. C 33, 91 (2013) R. Saravanan, S. Karthikeyan, V.K. Gupta, G. Sekaran, V. Narayanan, A. Stephen, Mater. Sci. Eng. C 33, 91 (2013)
14.
Zurück zum Zitat P. Bharathi, M. Krishna Mohan, V. Shalini, S. Harish, M. Navaneethan, J. Archana, M. Ganesh Kumar, P. Dhivya, S. Ponnusamy, M. Shimomura, Y. Hayakawa, Appl. Surf. Sci. 499, 143857 (2020) P. Bharathi, M. Krishna Mohan, V. Shalini, S. Harish, M. Navaneethan, J. Archana, M. Ganesh Kumar, P. Dhivya, S. Ponnusamy, M. Shimomura, Y. Hayakawa, Appl. Surf. Sci. 499, 143857 (2020)
15.
Zurück zum Zitat J. Iqbal, B. Wang, X. Liu, D. Yu, B. He, R. Yu, New J. Phys. 11, 063009 (2009) J. Iqbal, B. Wang, X. Liu, D. Yu, B. He, R. Yu, New J. Phys. 11, 063009 (2009)
16.
Zurück zum Zitat B. Poornaprakash, U. Chalapathi, S. Babu, S.H. Park, Physica E Low Dimens Syst Nanostruct 93, 111 (2017) B. Poornaprakash, U. Chalapathi, S. Babu, S.H. Park, Physica E Low Dimens Syst Nanostruct 93, 111 (2017)
17.
Zurück zum Zitat D. Shang, K. Yu, Y. Zhang, J. Xu, J. Wu, Y. Xu, L. Li, Z. Zhu, Appl. Surf. Sci. 255, 4093 (2009) D. Shang, K. Yu, Y. Zhang, J. Xu, J. Wu, Y. Xu, L. Li, Z. Zhu, Appl. Surf. Sci. 255, 4093 (2009)
19.
Zurück zum Zitat A. Habibi-Yangjeh, S. Asadzadeh-Khaneghah, S. Feizpoor, A. Rouhi, J. Colloid Interface Sci. 580, 503 (2020) A. Habibi-Yangjeh, S. Asadzadeh-Khaneghah, S. Feizpoor, A. Rouhi, J. Colloid Interface Sci. 580, 503 (2020)
20.
Zurück zum Zitat M. Ismael, Sol. Energy 211, 522 (2020) M. Ismael, Sol. Energy 211, 522 (2020)
21.
Zurück zum Zitat M. Abidi, A.A. Assadi, A. Bouzaza, A. Hajjaji, B. Bessais, S. Rtimi, Appl. Catal. B 259, 118074 (2019) M. Abidi, A.A. Assadi, A. Bouzaza, A. Hajjaji, B. Bessais, S. Rtimi, Appl. Catal. B 259, 118074 (2019)
22.
Zurück zum Zitat S. Asadzadeh-Khaneghah, A. Habibi-Yangjeh, J. Clean. Prod. 276, 124319 (2020) S. Asadzadeh-Khaneghah, A. Habibi-Yangjeh, J. Clean. Prod. 276, 124319 (2020)
23.
Zurück zum Zitat A.A. Al-Gheethi, Q.M. Azhar, P. Senthil Kumar, A.A. Yusuf, A.K. Al-Buriahi, R.M.S. Radin Mohamed, M.M. Al-shaibani, Chemosphere 287, 132080 (2022) A.A. Al-Gheethi, Q.M. Azhar, P. Senthil Kumar, A.A. Yusuf, A.K. Al-Buriahi, R.M.S. Radin Mohamed, M.M. Al-shaibani, Chemosphere 287, 132080 (2022)
24.
Zurück zum Zitat Z.M. Saigl, Indones J Chem 21, 1039 (2021) Z.M. Saigl, Indones J Chem 21, 1039 (2021)
25.
Zurück zum Zitat M.A. Khan, N. Nayan, Shadiullah, M.K. Ahmad, C.F. Soon, Nanomaterials 10, 1 (2020) M.A. Khan, N. Nayan, Shadiullah, M.K. Ahmad, C.F. Soon, Nanomaterials 10, 1 (2020)
26.
Zurück zum Zitat B. Nunes, C. Leal, S. Rodrigues, S.C. Antunes, Water Sci. Technol. 2017, 835 (2018) B. Nunes, C. Leal, S. Rodrigues, S.C. Antunes, Water Sci. Technol. 2017, 835 (2018)
27.
Zurück zum Zitat M. Vaseem, A.R. Hong, R.T. Kim, Y.B. Hahn, J Mater Chem C Mater 1, 2112 (2013) M. Vaseem, A.R. Hong, R.T. Kim, Y.B. Hahn, J Mater Chem C Mater 1, 2112 (2013)
28.
Zurück zum Zitat K. Sathiyamoorthy, A. Silambarasan, S. Bharathkumar, J. Archana, M. Navaneethan, S. Harish, Mater. Res. Bull. 158, 112030 (2023) K. Sathiyamoorthy, A. Silambarasan, S. Bharathkumar, J. Archana, M. Navaneethan, S. Harish, Mater. Res. Bull. 158, 112030 (2023)
29.
Zurück zum Zitat L. Vimala Devi, T. Selvalakshmi, S. Sellaiyan, P. Sahaya Murphin Kumar, S. Sankar, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 9387 (2018) L. Vimala Devi, T. Selvalakshmi, S. Sellaiyan, P. Sahaya Murphin Kumar, S. Sankar, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 9387 (2018)
30.
Zurück zum Zitat N.M. Basith, J.J. Vijaya, L.J. Kennedy, M. Bououdina, Mater. Sci. Semicond. Process. 17, 110 (2014) N.M. Basith, J.J. Vijaya, L.J. Kennedy, M. Bououdina, Mater. Sci. Semicond. Process. 17, 110 (2014)
31.
Zurück zum Zitat V. Dubey, S. Agrawal, J. Kaur, Optik (Stuttg) 126, 1 (2015) V. Dubey, S. Agrawal, J. Kaur, Optik (Stuttg) 126, 1 (2015)
33.
Zurück zum Zitat S. Rani, B. Lal, S. Saxena, S. Shukla, J Solgel Sci Technol 81, 586 (2017) S. Rani, B. Lal, S. Saxena, S. Shukla, J Solgel Sci Technol 81, 586 (2017)
34.
Zurück zum Zitat L.V. Devi, S. Sellaiyan, S. Sankar, K. Sivaji, Mater Res Express 5, 024002 (2018) L.V. Devi, S. Sellaiyan, S. Sankar, K. Sivaji, Mater Res Express 5, 024002 (2018)
35.
Zurück zum Zitat H. Setiawan, F. Triyatna, A. Nurmanjaya, M. Subechi, D.A. Sarwono, A.A. Billah, F. Rindiyantono, J. Phys. Conf. Ser. (2022) H. Setiawan, F. Triyatna, A. Nurmanjaya, M. Subechi, D.A. Sarwono, A.A. Billah, F. Rindiyantono, J. Phys. Conf. Ser. (2022)
36.
Zurück zum Zitat K. Kannan, D. Radhika, K.R. Reddy, A.V. Raghu, K.K. Sadasivuni, G. Palani, K. Gurushankar, Nano Express 2 (2021). K. Kannan, D. Radhika, K.R. Reddy, A.V. Raghu, K.K. Sadasivuni, G. Palani, K. Gurushankar, Nano Express 2 (2021).
38.
Zurück zum Zitat P.S. Basavarajappa, B.N.H. Seethya, N. Ganganagappa, K.B. Eshwaraswamy, R.R. Kakarla, ChemistrySelect 3, 9025 (2018) P.S. Basavarajappa, B.N.H. Seethya, N. Ganganagappa, K.B. Eshwaraswamy, R.R. Kakarla, ChemistrySelect 3, 9025 (2018)
39.
Zurück zum Zitat C. Thangamani, M. Ponnar, P. Priyadharshini, P. Monisha, S.S. Gomathi, K. Pushpanathan, Surface Rev. Lett. 26, 1850184 (2019) C. Thangamani, M. Ponnar, P. Priyadharshini, P. Monisha, S.S. Gomathi, K. Pushpanathan, Surface Rev. Lett. 26, 1850184 (2019)
40.
Zurück zum Zitat N.M. Basith, J.J. Vijaya, L.J. Kennedy, M. Bououdina, S. Hussain, J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 2577 (2014) N.M. Basith, J.J. Vijaya, L.J. Kennedy, M. Bououdina, S. Hussain, J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 2577 (2014)
41.
Zurück zum Zitat Y. Wu, Y. Gong, J. Liu, Z. Zhang, Y. Xu, H. Ren, C. Li, L. Niu, J. Alloys Compd. 695, 1462 (2017) Y. Wu, Y. Gong, J. Liu, Z. Zhang, Y. Xu, H. Ren, C. Li, L. Niu, J. Alloys Compd. 695, 1462 (2017)
43.
Zurück zum Zitat X. Fu, J. Tao, Z. He, Y. Gao, Y. Xia, Z. Zhao, J. Alloys Compd. 936, 168202 (2023) X. Fu, J. Tao, Z. He, Y. Gao, Y. Xia, Z. Zhao, J. Alloys Compd. 936, 168202 (2023)
44.
Zurück zum Zitat Z. He, H. Fareed, H. Yang, Y. Xia, J. Su, L. Wang, L. Kang, M. Wu, Z. Huang, J. Colloid Interface Sci. 629, 355 (2023) Z. He, H. Fareed, H. Yang, Y. Xia, J. Su, L. Wang, L. Kang, M. Wu, Z. Huang, J. Colloid Interface Sci. 629, 355 (2023)
45.
Zurück zum Zitat D. Gao, G. Yang, J. Li, J. Zhang, J. Zhang, D. Xue, J. Phys. Chem. C 114, 18347 (2010) D. Gao, G. Yang, J. Li, J. Zhang, J. Zhang, D. Xue, J. Phys. Chem. C 114, 18347 (2010)
46.
Zurück zum Zitat S. Aroob, M.B. Taj, S. Shabbir, M. Imran, R.H. Ahmad, S. Habib, A. Raheel, M.N. Akhtar, M. Ashfaq, M. Sillanpää, J. Environ. Chem. Eng. 9, 105590 (2021) S. Aroob, M.B. Taj, S. Shabbir, M. Imran, R.H. Ahmad, S. Habib, A. Raheel, M.N. Akhtar, M. Ashfaq, M. Sillanpää, J. Environ. Chem. Eng. 9, 105590 (2021)
49.
Zurück zum Zitat S. Sharma, K. Kumar, N. Thakur, S. Chauhan, M.S. Chauhan, J. Environ. Chem. Eng. 9, 105395 (2021) S. Sharma, K. Kumar, N. Thakur, S. Chauhan, M.S. Chauhan, J. Environ. Chem. Eng. 9, 105395 (2021)
50.
Zurück zum Zitat N. Kannadasan, N. Shanmugam, S. Cholan, K. Sathishkumar, G. Viruthagiri, R. Poonguzhali, Mater Charact 97, 37 (2014) N. Kannadasan, N. Shanmugam, S. Cholan, K. Sathishkumar, G. Viruthagiri, R. Poonguzhali, Mater Charact 97, 37 (2014)
51.
Zurück zum Zitat V. Kuzhalosai, B. Subash, M. Shanthi, Mater. Sci. Semicond. Process. 27, 924 (2014) V. Kuzhalosai, B. Subash, M. Shanthi, Mater. Sci. Semicond. Process. 27, 924 (2014)
52.
Zurück zum Zitat Y. Yang, H. Zhao, H. Yang, P. Qiu, B. Zhou, N. Zhang, J. Environ. Chem. Eng. 6, 890 (2018) Y. Yang, H. Zhao, H. Yang, P. Qiu, B. Zhou, N. Zhang, J. Environ. Chem. Eng. 6, 890 (2018)
53.
Zurück zum Zitat R.R. Chandrapal, S. Bharathkumar, G. Bakiyaraj, V. Ganesh, J. Archana, M. Navaneethan, Appl. Nanosci. (Switzerland) 12, 1869 (2022) R.R. Chandrapal, S. Bharathkumar, G. Bakiyaraj, V. Ganesh, J. Archana, M. Navaneethan, Appl. Nanosci. (Switzerland) 12, 1869 (2022)
55.
Zurück zum Zitat K. Sathiyamoorthy, S. Bharathkumar, R. Roshan Chandrapal, S. Harish, M. Navaneethan, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 33, 9755 (2022) K. Sathiyamoorthy, S. Bharathkumar, R. Roshan Chandrapal, S. Harish, M. Navaneethan, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 33, 9755 (2022)
56.
Zurück zum Zitat Y.H. Chiu, T.F.M. Chang, C.Y. Chen, M. Sone, Y.J. Hsu, Catalysts 9, 430 (2019) Y.H. Chiu, T.F.M. Chang, C.Y. Chen, M. Sone, Y.J. Hsu, Catalysts 9, 430 (2019)
57.
Zurück zum Zitat S. Aroob, M.B. Taj, S. Shabbir, M. Imran, R.H. Ahmad, S. Habib, A. Raheel, M.N. Akhtar, M. Ashfaq, M. Sillanpää. J. Environ. Chem. Eng. 9(4), 105590 (2021) S. Aroob, M.B. Taj, S. Shabbir, M. Imran, R.H. Ahmad, S. Habib, A. Raheel, M.N. Akhtar, M. Ashfaq, M. Sillanpää. J. Environ. Chem. Eng. 9(4), 105590 (2021)
58.
Zurück zum Zitat R.W.R. Santana, A.E.B. Lima, L.K.C. de Souza, E.C.S. Santos, C.C. Santos, A.S. de Menezes, S.K. Sharma, L.S. Cavalcante, M.E.H. Maia da Costa, T.O. Sales, C. Jacinto, G.E. Luz, M.A.P. Almeida, J. Phys. Chem. Solids 173, 111093 (2023) R.W.R. Santana, A.E.B. Lima, L.K.C. de Souza, E.C.S. Santos, C.C. Santos, A.S. de Menezes, S.K. Sharma, L.S. Cavalcante, M.E.H. Maia da Costa, T.O. Sales, C. Jacinto, G.E. Luz, M.A.P. Almeida, J. Phys. Chem. Solids 173, 111093 (2023)
59.
Zurück zum Zitat H. Hu, C. Xu, J. Jin, M. Xu, Y. Cheng, W. Ji, Z. Ding, M. Shao, Y. Wan, Opt Mater (Amst) 133, 112893 (2022) H. Hu, C. Xu, J. Jin, M. Xu, Y. Cheng, W. Ji, Z. Ding, M. Shao, Y. Wan, Opt Mater (Amst) 133, 112893 (2022)
60.
Zurück zum Zitat S.O. Aisida, C. Onwujiobi, I. Ahmad, T. Kai Zhao, M. Maaza, F.I. Ezema, Mater. Today Commun. 33, 104660 (2022) S.O. Aisida, C. Onwujiobi, I. Ahmad, T. Kai Zhao, M. Maaza, F.I. Ezema, Mater. Today Commun. 33, 104660 (2022)
Metadaten
Titel
Sunlight-driven photocatalytic degradation of organic pollutant in an aqueous medium by Gd-doped CuO nanocatalyst
verfasst von
V. Natarajan
K. Sathiyamoorthy
R. Thilak Kumar
M. Navaneethan
S. Harish
Publikationsdatum
01.01.2024
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-023-11715-w

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2024

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2024 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt