تحسين المحفز الضوئي المرئي للجسيمات النانوية لكركب أكسيد السيريوم الرباعي المطعم بالزركونيوم
Title . Enhanced visible light-driven photocatalytic performance of Zr doped CeO2 nanoparticles
الباحث الرئيس محمد نذير الدين خان
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: Laser and Nanophysics
المستخلص: في هذه الدراسة ، تم تحضير الجسيمات النانوية لمركب أكسيد السيريوم الرباعي النقي والمطعم بالزركونيوم بالصيغة الكيميائية Ce1 − x ZrxO2 (x = 0 و 0.05 و 0.075 و 0.1) من خلال تقنيات تحليل متنوعة. يكشف تحليل بيانات حيود الأشعة السينية XRD عن بنية الفلوريت المكعبة للعينات بمتوسط حجم بلوري 12 و 15 و 21 و 30 نانومتر على التوالي للعينات المطعمة مع الزركونيوم المختلفه. تمت دراسة الخواص البصرية للجسيمات النانوية من خلال الامتصاص للأشعة المرئية والفوق البنفسجية والتحليل الطيفي للتألق الضوئي (PL). تم إجراء قياسات التحليل الطيفي الضوئي للأشعة السينية (XPS) وقياسات مطيافية رامان لفحص الحالة الكيميائية والبنية المجهرية للمواد المركبة. تم تحديد المجموعات الوظيفية ونمط الاهتزازات بواسطة مطياف فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء (FTIR). لوحظ انخفاض في فجوة النطاق البصري لأكسيد السيريوم الرباعي المطعم منهجياً بالزركونيوم (من 3.25 إلى 3.10 eV). بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ أيضًا تحسن كبير في أداء التحفيز الضوئي للعينات المطعمه (92.2٪) مقارنة بالعينات النقية (68.7٪) لتحلل صبغة الميثيلين الزرقاء (MB) تحت تأثيلا إلشعاع الضوء المرئي.
Abstract: In this study, pristine and Zr-doped CeO2 nanoparticles with chemical formula Ce1−x ZrxO2 (x = 0, 0.05, 0.075 and 0.1) have been prepared through facile hydrothermal process. The influence of Zr doping on the microstructure, thermal, optical and photocatalytic properties of CeO2 was systematically explored through various analytical techniques. Analysis of the XRD data reveals cubic fluorite structure of the samples with average crystallite size of 12, 15, 21 and 30 nm respectively for different Zr doping. The optical properties of the nanoparticles were studied through UV–visible absorption and pho-toluminescence (PL) spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy measurements were performed to examine the chemical state and microstructure of the synthesized materials. The functional groups and mode of vibrations have been identified by the Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. A reduction in the optical band gap of CeO2 (from 3.25 to 3.10 eV) is observed on systematic Zr doping. In addition, significant enhancement in the photocatalytic performance is also noticed for the doped samples (92.2%) as compared to the pristine one (68.7%) for the degradation of methylene blue (MB) dye under visible light irradiation.