Удосконалений синтез та інженерія забороненої зони потрійних нанокомпозитів Ag/Ce/N/ZnO для підсиленої фотодеградації органічних барвників

Анотація

Проведено розробку (із застосуванням гідротермального методу) та детальну харак­теризацію мезопористого потрійного нанокомпозита Ag/Ce/N/ZnO. Елементний склад був ідентифікований за допомогою енергодисперсійної рентгенівської спектро­скопії (EDX) та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS), що підтвердило склад розроблених зразків. Аналіз площі поверхні та порової структури, проведений методом Брунера–Еммета–Теллера (БET), виявив характеристики мезо­пористості матеріалів, про що свідчать петлі гістерезису IV класу, які підкреслюють підвищену площу поверхні (до 59,01 м²/г) через мезопористість. Результати ультра­фіолетової спектроскопії показали зменшення оптичної ширини забороненої зони з 3,094 до 2,501 еВ, що пов'язано зі збільшенням концентрації домішки Ag до 6%. Структурну ціліс­ність, що зберігається у вигляді гексагональної конфігурації вюрциту, було підтверджено методом рентгенівської дифракції (XRD), який також виявив незначне збільшення розмірів кристалітів з 21 до 23 нм при вищих рівнях легування. Аналіз за допомогою сканувальної електронної мікроскопії виявив тенденцію до агло­мерації синтезованих утворень та їхні чіткі морфологічні особ­ливості. Фотолю­мі­нес­центні дослідження показали зниження швидкості електронно-діркової рекомбінації для зразків з підвищеним вмістом легуючих елементів. Більше того, ці вдосконалені матеріали продемонстрували підвищену фотокаталітичну ефективність у розкладанні метиленового синього та конго червоного барвників після 90 хвилин контакту, що вказує на  перспективність їхнього застосування для очищення води.