Fabrication of a TiO ₂ @porphyrin nanofiber hybrid material: a highly efficient photocatalyst under simulated sunlight irradiation

Abstract

The solar spectrum consists of 8% UV radiation, while 45% of solar energy is from visible light. It is therefore desirable to fabricate a hybrid material which is able to harvest energy from a wide range of photons from the sun for applications such as solar cells, photovoltaics, and photocatalysis. In this study we report on the fabrication of a TiO2@porphyrin hybrid material by surfactant-assisted co-assembly of monomeric porphyrin molecules with TiO2 nanoparticles. The obtained TiO2@porphyrin composite shows excellent integration of TiO2 particles with diameters of 15–30 nm into aggregated porphyrin nanofibers, which have a width of 70–90 nm and are several µm long. SEM, XPS, XRD, FTIR, UV–Vis and fluorescence spectroscopy were employed to characterize the TiO2@TCPP hybrid material. This material exhibits efficient photocatalytic performance under simulated sunlight, due to synergistic photocatalytic activities of the porphyrin aggregates in visible light and TiO2 particles in the UV region. A plausible mechanism for photocatalytic degradation is also proposed and discussed.

A Pearl-Chain-like Anode Composed of Silicon–Porphyrin Hits Peaks in Lithium-Ion Capacity

“…The X-ray photoelectron spectra (XPS) data also confirm the interaction between TCPP and Si for TCPP/Si/TBNW composite by distinguishing the binding energy change for Si 2p, O 1s, and C 1s regions of TCPP/Si/TBNW as compared with that of Si/TBNW and pure TCPP, respectively. We can observe that the peaks of TCPP/Si/TBNW are shifted to lower binding energies by 1.0, and 0.7 eV for Si 2p (element) and Si 2p (oxide), respectively, as compared to those of Si/TBNW (Figure c), while the C 1s spectra of the TCPP/Si/TBNW shows a positive shift by 0.5 eV compared with pure TCPP (Figure e), implying electron donation from TCPP to Si. − Furthermore, the changes of energy position of O 1s in TCPP/Si/TBNW nanocomposite compared to pure TCPP indicates that the carboxyl-substituted phenyl group can affect the coupling between Si/TBNW surfaces and TCPP (Figure d). Thus, according to the above Raman and XPS data, even the exact charge transfer pathway is still uncertain in this system, we still can suggest that the porphyrins are π-stacked to form a channel structure through the phthalocyanine ring and interact with an exposed surface of Si material via the carboxyl-substituted phenyl groups, which will be beneficial for Li-ion transportation.…”

Study on the synthesis of porphyrin-modified copper ferrite as photocatalyst for treatment of MB organic dye in aqueous media

“…Các đỉnh bổ sung được đánh dấu bằng dấu hoa thị (*) được gán cho các đỉnh nhiễu xạ của các sợi nano TCPP, điều này cho thấy các tập hợp TCPP là tinh thể trong tự nhiên. Bên cạnh đó, ta nhận thấy rằng các phân tử TCPP đơn phân tử đã được tự lắp ráp thành công cùng với các hạt nano CuFe 2O4 vì các đơn phân TCPP có bản chất vô định hình [7,8].…”

Síntese e caracterização de filmes nanocompósitos de TiO>sub<2>/sub</C para aplicações fotocatalíticas

“…Várias estratégias vêm sendo propostas para separar de maneira eficiente os pares elétron (e -)/buraco (h + ) e, consequentemente, melhorar o comportamento do semicondutor, destacando-se os métodos de dopagem 15,57,60 , modificação superficial 14,59 e, mais recentemente, através da formação de heterojunções 17,23,25,33,52 .…”

“…Diversas pesquisas realizadas acerca da atividade fotocatalítica do TiO2 têm como principal objetivo aumentar a sua eficiência degradativa, por meio da redução da velocidade de recombinação das cargas fotogeradas, e torná-lo ativo sob luz visível. Estender a faixa de atividade do TiO2 para radiação visível, que corresponde a 45 % da energia total da radiação solar 14 , permite o seu emprego em ambientes fechados a partir do uso de lâmpadas com o comprimento de onda adequado, ampliando as possibilidades de utilização do fotocatalisador em aplicações ambientais. Por esse motivo, esforços para desenvolver fotocatalisadores funcionais geralmente enfatizam o prolongamento da vida útil dos pares eletrônicos a partir do emprego de heterojunções e dopagem iônica do semicondutor 11,59,85,100 .…”

“…Por outro lado, a atividade fotocatalítica do TiO2 é limitada à radiação ultravioleta UV, em virtude da elevada energia de band gap (Eg) necessária para ativar o semicondutor (3,2 eV para anatase-TiO2) 13 . Dessa forma, sua modificação estrutural e morfológica apresenta-se como um método favorável para aumentar sua eficiência e permitir o seu emprego sob a luz do Solna qual, em torno de 45 % da radiação emitida correspondem a 400 nm < λ < 700 nm, ou seja, luz visível 14,15 .…”