Photocatalytic activity and NIR laser response of polyaniline conjugated graphene nanocomposite prepared by a novel acid-less method

Abstract

Herein, we present a novel acid-less synthetic approach for in-situ polymerization of aniline synchronized with reduction of graphene oxide to graphene. This method provides uniform deposition of ordered polyaniline nanotubes over the surface of graphene nanosheets. The synthesized graphene-polyaniline nanocomposite has the ability of complete removal of harmful dyes commonly used in industry: such as methyl orange, methylene blue, and rhoadmine B from the waste water under the exposure to natural sunlight. The system can be used as an efficient solar energy operated photocatalyst due to effective suppression of recombination of the charge carriers. The unique spatial structure of the graphene-polyaniline nanocomposite has high chemical stability, can be recycled after photolysis, and allows using in multiple cycles without reduction in its photocatalytic activity. In addition, the graphene-polyaniline nanocomposite exhibits strong near-infrared (NIR) absorption, good photothermal stability, as well as shows substantial thermal energy generation under exposure to 808 or 980 nm NIR lasers. The electrical conductivity of polyaniline nanotubes is improved as a result of their conjugation with graphene nanosheets in the nanocomposite. Owing to its outstanding photocatalytic activity and chemical stability, the reported graphene-polyaniline nanocomposite has a great potential in purification of industrially generated waste water.

Influence of carbon nanotubes and graphene nanosheets on photothermal effect of hydroxyapatite

“…The GR nanosheets utilized in the synthesis of GR-HAP nanocomposite were produced by the reduction of GO and the GO was prepared by graphite powder using Hummers and Offeman method with slight modifications [53,54]. Further, GO was reduced to GR through dispersion of 50 mg of GO in 50 mL ethanol by sonication for 5 mins and the dispersion was subjected to centrifugation and ethanol was removed.…”

A Polianilina No Cenário Ambiental: Uma Aborgagem Sobre Fotocatálise Heterogênea

“…56,68,73,76,[83][84][85][86] Além disso, há catalisadores formados por mais de duas fases, resultando em associações como PANI/Fe 3 O 4 /SiO 2 /TiO 2 , PANI/Fe 3 O 4 /ZnO e PANI/Ag 3 PO 4 /OG. Em geral, as estratégias em adicionar outros materiais envolvem: (i) separação do catalisador do meio por sedimentação, imobilização em substratos, ou por campo magnético; (ii) melhor separação e transporte de cargas, como, por exemplo, através do uso materiais com alta afinidade por elétrons como OG e GR e (iii) aumento das interações entre contaminante e catalisador.…”

“…Em geral, as estratégias em adicionar outros materiais envolvem: (i) separação do catalisador do meio por sedimentação, imobilização em substratos, ou por campo magnético; (ii) melhor separação e transporte de cargas, como, por exemplo, através do uso materiais com alta afinidade por elétrons como OG e GR e (iii) aumento das interações entre contaminante e catalisador. 55,61,68,70,84,[87][88][89][90] Em linhas gerais, o mecanismo de fotossensibilização ocorre a partir da absorção de fótons por uma das fases do compósito (polianilina), e pela distribuição dos níveis de energia entre as fases, de modo que haja transferência de cargas, geração do par elétron/ buraco e, consequentemente, espécies reativas para fotocatálise de contaminantes.…”

“…56,75,79,108,109 Outras morfologias encontradas consistem em nanotubos, nanobastões ou fibras de óxidos encapados com nanopartículas de polianilina 89 ou ainda como filme fino de PANI (Figura 5D). 52,74,77,[110][111][112] Adicionalmente, alguns trabalhos estudaram o efeito da presença de óxido de grafeno (OG) e grafeno (GR), obtendo catalisadores com nanotubos 68 ou nanofibras 84 de PANI distribuídas sobre folhas de GR e OG, respectivamente.…”

“…Propriedades como alta absortividade de luz visível e condutividade elétrica conferem à polianilina potencial para atuar como fotossensibilizador sob luz solar em sistemas de fotocatálise heterogênea. 7,[11][12][13][14][15]68 Portanto, a escolha da fonte luminosa nas pesquisas em fotocatálise é crucial para a real avaliação do desempenho de catalisadores sob luz solar. Lâmpadas de xenônio e halógena são as que melhor representam a luz solar, pois possuem emissão em grande parte na região do visível (vis) e infravermelho próximo e menor parcela na região do ultravioleta (UV).…”