Peroxymonosulfate enhanced photocatalytic degradation of organic dye by metal-free TpTt-COF under visible light irradiation

光催化 可见光谱 过硫酸盐 降级(电信) 激进的 光化学 橙色G 材料科学 化学工程 化学 吸附 有机化学 催化作用 光电子学 工程类 电信 计算机科学
作者
Nong Xu,Kaixuan Liu,Qiao Liu,Qing Wang,Anzheng Zhu,Long Fan
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1): 8183-8183 被引量:18
标识
DOI:10.1038/s41598-024-58761-w
摘要

Abstract Recently, the activation of persulfate (PDS) by non-metallic photocatalysts under visible light has attracted significant interest in applications in environmental remediation. This study presents a pioneering investigation into the combined application of the TpTt-COF and PMS for visible light degradation of organic dyes. Synthesized orange TpTt-COF monomers exhibit exceptional crystallinity, a 2D structure, and notable stability in harsh conditions. The broad visible light absorption around a wavelength of 708 nm. The TpTt-COF emerges as a promising candidate for photocatalytic dye degradation. The study addresses high charge recombination in the TpTt-COF, highlighting the crucial role of its electron donor and acceptor for the PMS activation. Comparative analyses against traditional photocatalytic materials, such as the metal-free carbon-based material g-C 3 N 4 and transition metal-containing TiO 2 , demonstrate TpTt-COF's superior performance, generating diverse free radicals. In simulated experiments, the TpTt-COF's degradation rate surpasses PMS-combined g-C 3 N 4 by 13.9 times. and 1.6 times higher than the TpTt-COF alone. Remarkably, the TpTt-COF maintains high activity under harsh environments. Investigations into the degradation mechanism and the TpTt-COF's reusability reveal its efficiency and stability. Under visible light, TpTt-COF facilitates efficient electron–hole separation. Combining the TpTt-COF with PMS produces various radicals, ensuring effective separation and a synergistic effect. Radical quenching experiments confirm the pivotal role of O 2 - · radicals, while ·OH and SO 4 - · radicals intensify the degradation. After five cycles, TpTt-COF maintains an impressive 83.2% degradation efficiency. This study introduces an efficient photocatalytic system mediated by PMS and valuable insights into governing mechanisms for organic pollutant degradation in water environments.
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