بررسی مکانیسم و نقش کربن داتها در سیستمهای فوتوکاتالیستی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی پدافند غیر عامل

2 گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه ارومیه، ارومیه

چکیده

با توسعه سریع علم و فناوری، مشکل آلودگی محیط زیست و نیاز به انرژی پاک بیشتر احساس می­شود. برای حل این مشکلات، فناوری کاتالیستی نوری که امکان تخریب آلاینده‌ها و تبدیل انرژی را فراهم می­سازد، به­عنوان یکی از کارآمدترین روشها محسوب می‌شود. در مقایسه با نقاط کوانتومی نیم­رسانا (QDs)، کربن داتها (CDs)، به­عنوان نوع جدیدی از مواد فلورسنت‌کننده  مبتنی بر کربن، ویژگی عالی فراوانی مانند حلالیت بالا در آب، هزینه پایین، سمیت کم، گروهای عاملی سطحی فراوان و سازگاری با محیط زیست را ارائه می‌دهند. افزون بر این ویژگی‌ها، بعضی از ویژگی­های منحصر به فرد کربن دات از قبیل نورتابی تبدیلی با انرژی بالا(UCPL) و توانایی انتقال الکترون تحریک شده باعث ایجاد مسیر جدیدی برای دستیابی اثربخش به  فوتوکاتالیست‌ها بدون فلز می‌شود. این مقاله پیشرفت‌های اخیر در مورد کربن دات‌های مورد استفاده برای کاتالیست نوری را از دیدگاه‌های متفاوت بررسی می‌کند، که شامل سه بخش زیر است: طبقه بندی، سنتز و مکانیسم فوتوکاتالیستی انواع کربن دات‌ها. همچنین، برنامه‌های کاربردی برای مسائل زیست محیطی (فرایندهای UCPL ) و تبدیل انرژی (فرایند انتقال الکترون القاشده با نور) در این مقاله تشریح شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the mechanism and role of carbon dots in photocatalytic systems

نویسندگان [English]

  • fahad akhgari 1
  • naser samadi 2
  • nahideh mohamadi 2
  • parisa bedrod 1
1
2
[1] R. Wang, K.-Q. Lu, Z.-R. Tang and Y.-J. Xu, Journal of Materials Chemistry A, 5, 3717-3734, (2017).
[2] Sh. Zhu, L. Wang, N. Zhou, X. Zhao, Y. Song, S. Maharjan, Junhu Zhang, Laijin Lu, Haiyu Wang and Bai Yang, Chemical Communications, 50, 13845-13848, (2014).
[3] H. Li, R. Liu, S. Lian, Y. Liu, H. Huang and Zh. Kang, Nanoscale, 5, 3289-3297, (2013).
[4] Sh. Zhu, X. Zhao, Y. Song, S. Lu and B. Yang, Nano Today, 11, 128-132, (2016).
[5] H. Li, X. He, Zh.Kang, H. Huang, Y.Liu, J. Liu, S. Lian, Ch. H. A Tsang, X. Yang and Sh.‐T. Lee, Angewandte Chemie International Edition, 49, 4430-4434, (2010).
[6] Zh. Ma, H. Ming, H. Huang, Y. Liu and Zh. Kang, New Journal of Chemistry, 36, 861-864, (2012).
[7] D. Qu, M. Zheng, P. Du, Y. Zhou, L. Zhang, D. Li, H. Tan, Zh. Zhao, Zh. Xie and Z. Sun, Nanoscale, 5, 12272-12277, (2013).
[8] K. Rajeshwar, M. E. Osugi, W. Chanmanee, C. R. Chenthamarakshan, M. V. B. Zanoni, P. Kajitvichyanukul and R. Krishnan-Ayer, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 9, 171-192, (2008).
[9] J. Shen, Y. Zhu, X. Yang, J. Zong, J. Zhang and Ch. Li, New Journal of Chemistry, 36, 97-101, (2012)
[10] H. Li, R. Liu, W. Kong, J. Liu, Y. Liu, L. Zhou, X. Zhang, Sh.-T. Lee and Zh. Kang, Nanoscale, 6, 867-873, (2014).
[11] M. Deifallah, P. F. McMillan and F. Corà, The Journal of Physical Chemistry C, 112, 5447-5453, (2008).
[12] Y.-Q. Zhang, D.-K. Ma, Y.-G. Zhang, W. Chen and Sh.-M. Huang, Nano Energy, 2, 545-552, (2013).
[13] P. Wang, B. Huang, X. Qin, X. Zhang, Y. Dai, J. Wei and M.‐H. Whangbo, Angewandte Chemie International Edition, 47, 7931-7933, (2008).
[14] R. Liu, H. Huang, H. Li, Y. Liu, J. Zhong, Y. Li, S. Zhang, Z. Kang, ACS Catal. 4, 328-336,(2014).
[15]  X. Wu, J. Zhao, S. Guo, L. Wang, W. Shi, H. Huang, Y. Liu and Zh. Kang, Nanoscale, 8, 17314-17321, (2016).
[16] W.J. Ong, L. K. Putri, Y.-Ch. Tan, L.-L. Tan, N. Li, Y. H. Ng, X. Wen and S.-P. Chai, Nano Research, 10, 1673-1696, (2017).
[17] W. Fang, M. Xing and J. Zhang, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 32, 21-39,( 2017).
[18] P. Pathak, M.J. Meziani, Y. Li, L.T. Cureton, Y.P. Sun, Chem. Commun. 1234-1235, (2004).
[19]  Li Zhao, X. Chen, X. Wang, Y. Zhang, W. Wei, Y. Sun, M. Antonietti and M.M. Titirici, Advanced Materials, 22, 3317-3321,( 2010).
[20] M. Anpo and M. Takeuchi, Journal of Catalysis, 216, 505-516, (2003).
[21]  J. Ke, X. Li, Q. Zhao, B. Liu, Sh. Liu and Sh. Wang, Journal of Colloid and Interface Science, 496, 425-433, (2017).
[22] X.Yu, J. Liu, Yingchun Yu, Sh. Zuo and Baoshan Li, Carbon, 68, 718-724, (2014).
[23] H. Yu, Y. Zhao, Ch. Zhou, Lu Shang, Y. Peng, Y. Cao, Li-Zhu Wu, Ch.-H. Tung and T. Zhang, Journal of Materials Chemistry A, 2, 3344-3351, (2014).
[24] H. Zhang, G. Chen and D.W. Bahnemann, Journal of Materials Chemistry, 19, 5089-5121, (2009).
[25] Jeffrey W Long, Megan B Sassin, Bradley T Willis, Cheyne P Hoag, Debra R Rolison, Azzam N Mansour, Steve G Greenbaum, Jean M Wallace and Katherine Pettigrew. Aqueous Asymmetric Electrochemical Capacitors: From Fundamental Electrode Design to Practical Considerations. in Meeting Abstracts. 2012. The Electrochemical Society.
[26] H. Zhang, H. Ming, S. Lian, H. Huang, H. Li, L. Zhang, Y. Liu, Zh. Kang and Sh.-T. Lee, Dalton Transactions, 40, 10822-10825, (2011).
[27] H. Yu, H. Zhang, H. Huang, Y. Liu, H. Li, H. Ming and Zh. Kang, New Journal of Chemistry, 36, 1031-1035, (2012).
[28] H. Li, X. Zhang and D.R MacFarlane, Advanced Energy Materials, 5, 1401077, (2015).
[29] H. Li, R. Liu, Y. Liu, H. Huang, H. Yu, H. Ming, S. Lian, Sh.-T. Lee and Zh. Kang, Journal of Materials Chemistry, 22, 17470-17475, 2012.
[30] X. Li, J. Yu, J. Low, Y. Fang, J. Xiao and X. Chen, Journal of Materials Chemistry A, 3, 2485-2534, 2015.
[31] L. Cao, S. Sahu, P. Anilkumar, Ch. E. Bunker, J. Xu, K. A. Sh. Fernando, P. Wang, E. A. Guliants, K. N. Tackett and Y.-P. Sun, Journal of the American Chemical Society, 133, 4754-4757, (2011).
[32] S. Sahu, Y. Liu, P. Wang, Ch. E. Bunker, K.A. Shiral Fernando, W. K. Lewis, E.A. Guliants, F. Yang, J. Wang and Y.-P. Sun, Langmuir, 30, 8631-8636, (2014).
[33] X. Han, Y. Han, H. Huang, H. Zhang, X. Zhang, R. Liu, Y. Liu, Z. Kang, DaltonTrans. 42, 10380-10383, (2013).
[34] W. Wu, Liying Zhan, W. Fan, J. Song, Xi. Li, Zh. Li, R. Wang, J. Zhang, J. Zheng and M. Wu, Angewandte Chemie International Edition, 54, 6540-6, ( 2015).