Structural, morphological and optical studies of sol-gel engineered Sm3+ activated ZnO thin films for photocatalytic applications

Т. Кіран; Г. М. Парвеез Ахмед; Нур Шахіна Бегум; Картік Каннан; Д. Радхіка

doi:10.15330/pcss.21.3.433-439

Автор(и)

Т. Кіран SJB Institute of Technology
Г. М. Парвеез Ахмед Ghousia College of Engineering
Нур Шахіна Бегум Bengaluru University
Картік Каннан Qatar University
Д. Радхіка Jain-Deemed to be University

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.21.3.433-439

Ключові слова:

ZnO:Sm3, Тонкі плівки, XRD, DRS, фотокаталіз

Анотація

Тонкі плівки ZnO, активовані рідкісноземельними (RE) іонами, отримано золь-гель методом, і класифіковано різними методиками. Дослідження Х-променевої дифракції (XRD) вказують на гексагональну структуру типу вюрциту отриманих тонких плівок. Використано формулу Шеррера для розрахунку середнього розміру кристалітів (25–40 нм) з різними концентраціями Sm³⁺. Оптичну ширину забороненої зони розраховано за спектрами дифузного відбиття (DRS). Барвник кислоти червоної (AR) розкладався під дією ультрафіолетового (УФ) випромінювання на наноструктуровані тонкі плівки ZnO: Sm³⁺ (1-9 мол.%). Найвища фотодеградація (95%) спостерігалася для 7 мол.% легованого Sm³⁺ ZnO. Усі отримані результати свідчать про те, що отриманий матеріал може бути добрим матеріалом у якості фотокаталізатора.

Біографії авторів

Г. М. Парвеез Ахмед, Ghousia College of Engineering

Dr. H M Parveez Ahmed, Professor, Ph.D., Department of Chemistry

Нур Шахіна Бегум, Bengaluru University

Dr. Noor Shahina Begum, Professor, Ph.D., Department of Chemistry

Картік Каннан, Qatar University

Dr. Karthik Kannan, Research Fellow, Ph.D., Center for Advanced Materials

Д. Радхіка, Jain-Deemed to be University

Dr. D. Radhika, Assistant Professor, Ph.D., Department of Chemistry, Faculty of Engineering and Technology

Посилання

B.S. Kang, F. Ren, Y.W. Heo, L.C. Tien, D.P. Norton, S.J. Pearton, Appl Phys Letts a 86, 112105 (2005) (https://doi.org/10.1063/1.1883330).

P.D. Batista, M. Mulato, Appl Phys Letts 87, 143508 (2005) (https://doi.org/10.1063/1.2084319).

M.Y. Soomro, I. Hussain, N. Bano, S. Hussain, O. Nur, M. Willander, Appl Phys A 106(1), 151 (2012) (https://doi.org/10.1007/s00339-011-6658-8).

A. Wei, X.W. Sun, J.X. Wang, Y. Lei, X.P. Cai, C.M. Li, Z.L. Dong, W..Huang, Appl Phys Letts 89, 123902 (2006).

Kim Jin Suk, Park Won Il, Lee Ch ul-Ho, Yi Gyu-Chul, J Korean Phys Soc. 49, 635 (2006).

Kumar Nitin, Dorfman Adam, Hahm Jong-in., Nanotechnology 17, 2875 (2006) (https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/12/009).

K. Karthik, S. Vijayalakshmi, Anukorn Phuruangrat, V. Revathi, Urvashi Verma, J. Clust. Sci. 30, 965 (2019) (https://doi.org/10.1007/s10876-019-01556-1).

T. Iqbal, M.A. Khan, H. Mahmood, Mater. Lett. 224, 59 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.04.078).

M. Gao, J. Yang, T. Sun, Z. Zhang, D. Zhang, H. Huang, H. Lin, Y. Fang, X. Wang, Appl. Catal. B: Environ 243, 734 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.11.020).

Z. Shao, T. Zeng, Y. He, D. Zhang, X. Pu, Chem. Eng. J. 359, 485 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.163).

Y. Tang, X. Li, D. Zhang, X. Pu, B. Ge, Y. Huang, Mater. Res. Bull. 110, 214 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2018.10.030).

Z. Shao, Y. He, T. Zeng, Y. Yang, X. Pu, B. Ge, J. Dou, J. Alloys Compd. 769, 889 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.08.064).

Karthik Kannan, D. Radhika, Maria P. Nikolova, V. Andal, Kishor Kumar Sadasivuni, L. Sivarama Krishna, Optik 218, 165112 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165112).

Karthik Kannan, D Radhika, A.S. Nesaraj, V. Revathi, Kishor Kumar Sadasivuni, SN Applied Aciences 2, 1220 (2020) (https://doi.org/10.1007/s42452-020-3035-2).

M.R. Anilkumar, H.P. Nagaswarupa, K.S. Anantharaju, K. Gurushantha, C. Pratapkumar, S.C. Prashantha, T.R. Shashi Shekhar, H. Nagabhushana, S.C. Sharma, Y.S Vidya, Daruka Prasad. Mater. Res. Express 2, 035011 (2015).

M. Sangeetaa, K.V. Karthik, R. Ravishankar, K.S. Anantharajub, H. Nagabhushanad, K. Jeetendra, Y.S. Vidya, L. Renuka. Mat. Today: Pro. 4, 11791 (2017).

K.M. Girish, R. Naik, S.C. Prashantha, H. Nagabhushana, H.P. Nagaswarupa, K.S. Anantha Raju, H.B. Premkumar, S.C. Sharma, B.M. Nagabhushana, Spectr Acta. A. Mol. Biom. Spectr. 138, 857 (2015).

K. Williamson, W.H. Hall, X-ray line broadening from filed aluminium and Wolfram, Acta. Metal. 1, 22 (1953).

P. Kubelka, F. Munk, Z. Tech Physik 12, 593 (1931).

H.J. Usui, Colloid Interface Sci. 336, 667 (2009).

J. Yu, X. Yu, Environ. Sci. Technol. 42, 4902 (2008).

J. Xie, Y. Li, W. Zhao, L. Bian, Y. Wei, J. Colloid Interface Sci. 326, 433 (2008).

P. Dong, B. Yang, C. Liu, F. Xu, X. Xi, G. Hou, R. Shao, RSC Adv. 7, 947 (2017) (https://doi.org/10.1039/C6RA25272A).

R.M. Alberici, W.F. Jardim, Appl. Catal. B 14, 55 (1997) (https://doi.org/10.1016/S0926-3373(97)00012-X).

D. Li, H. Hameda, K. Kawano, N. Saito, J. Japan. Soc. Pow. Met. 48, 1044 (2001).

Karthik Kannan, Dhanuskodi Sivasubramanian, Prabukumar Seetharaman, Sivaramakrishnan Sivaperumal, Optik 204, 164221 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164221).

Karthik Kannan, D. Radhika, Kishor Kumar Sadasivuni, Kakarla Raghava Reddy, Anjanapura V. Raghu, Adv. Colloid. Interface Sci. 281, 102178 (2020).

K. Karthik, D Radhika, Kishor Kumar Sadasivuni, Maria P. Nikolova, Inorg. Chem. Commun. 113, 107755 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.inoche.2019.107755).

Karthik Kannan, Devi Radhika, S. Vijayalakshmi, Kishor Kumar Sadasivuni, Adaeze A. Ojiaku, Urvashi Verma, Intl. J. Environ. Anal. Chem. (2020) (http://doi.org/10.1080/03067319.2020.1733543).

A. Sathiya Priya, D. Geetha, K. Karthik, M. Rajamoorthy, Solid State Sci. 98, 105992 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2019.105992).