Kertas Fotokatalitik Fleksibel dengan Cu2O dan ZnO Nanorods Dihiasi Nanopartikel Ag untuk Fotodegradasi Pewarna Organik Cahaya Tampak

Abstrak

Kami melaporkan pembuatan kertas fotokatalitik fleksibel yang terdiri dari Cu₂ O dan Ag nanopartikel (NP)-dihiasi ZnO nanorods (NRs) dan aplikasinya dalam fotodegradasi cahaya tampak pewarna organik. ZnO NR pertama kali ditumbuhkan pada substrat kertas kraft menggunakan metode hidrotermal. NR selanjutnya didekorasi dengan Cu₂ O, Ag, atau kedua NP yang dibentuk oleh proses fotoreduksi. Pemindaian mikroskop elektron dan analisis difraksi sinar-X mengkonfirmasi kristalinitas ZnO NRs. Analisis mikroskop elektron transmisi menegaskan komposisi dari dua jenis NP. Empat jenis kertas fotokatalitik yang berbeda dengan ukuran 10 × 10 cm² disiapkan dan digunakan untuk mendegradasi larutan rhodamin B 10-μM dan 100 mL. Kertas dengan Cu₂ O dan Ag NP-co-decorated ZnO NRs memiliki efisiensi terbaik dengan konstanta kinetik orde pertama 0,017 dan 0,041 min⁻¹ masing-masing di bawah penerangan lampu halogen dan sinar matahari langsung. Kinerja kertas fotokatalitik dapat dibandingkan dengan fotokatalis nanokomposit ZnO lain yang didukung substrat. Dengan keunggulan fleksibilitas, bobot ringan, tidak beracun, biaya rendah, dan kemudahan fabrikasi, kertas fotokatalitik memiliki potensi yang baik untuk fotokatalisis cahaya tampak.

Pengantar

Nanomaterials oksida logam telah menerima minat penelitian yang luas dalam dua dekade terakhir untuk aplikasi luas mereka dalam fotonik, elektronik, energi, penginderaan, perlindungan lingkungan, dan sebagainya [1,2,3,4,5,6]. Di antara mereka, laporan tentang nanomaterial ZnO sangat melimpah karena kemudahan pertumbuhan dan kontrol morfologi [1, 2]. Fotokatalisis menggunakan substrat-didukung ZnO nanorods (NRs) untuk fotodegradasi pewarna organik adalah aplikasi yang berpotensi penting [2, 7, 8]. ZnO NR menawarkan keuntungan dari posisi pita energi yang sesuai, sifat tidak beracun, kemudahan pertumbuhan, biaya rendah, dll. Penggunaan bahan nano yang didukung substrat juga menghindari proses pemisahan setelah degradasi pewarna dibandingkan dengan penggunaan bahan nano terdispersi.

Degradasi zat warna organik disebabkan oleh kekuatan oksidasi radikal hidroksil yang kuat, dan pembentukan radikal hidroksil didasarkan pada persamaan berikut [7, 8]:

$$ {\mathrm{OH}}^{-}+{h}^{+}\to {}^{\bullet}\mathrm{O}\mathrm{H} $$ (1) $$ {\mathrm {H}}_2\mathrm{O}+{h}^{+}\to {\mathrm{H}}^{+}+{}^{\bullet}\mathrm{O}\mathrm{H} $ $ (2) $$ {\mathrm{O}}_2+{e}^{-}\to {\mathrm{O}}_2^{\bullet -} $$ (3) $$ {\mathrm{O} }_2^{\bullet -}+{\mathrm{H}}^{+}\to {\mathrm{H}\mathrm{O}}_2^{\bullet } $$ (4) $$ {\mathrm {O}}_2^{\bullet -}+{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{H}\mathrm{O}}_2^{\bullet}\to {\mathrm{H} }_2{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{O}}_2 $$ (5) $$ {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2+{e}^{-}\to {}^{\bullet}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-} $$ (6)

Karena ZnO adalah semikonduktor celah pita lebar, pendekatan yang umum diterapkan adalah menghias NR dengan nanopartikel semikonduktor celah pita sempit (NP) untuk memperluas penyerapan cahaya ke kisaran yang terlihat. NP logam mulia juga telah digunakan untuk tujuan yang sama karena penyerapan cahaya tampak yang kuat yang disebabkan oleh efek plasmonik [9]. Kekhawatiran penting lainnya adalah bahwa rekombinasi fotogenerasi pasangan elektron-lubang tinggi ZnO dan penekanan rekombinasi sangat penting untuk fotokatalisis [7]. Antarmuka heterojunction NR dan NP memfasilitasi pemisahan muatan dan dengan demikian meningkatkan fotokatalisis. Laporan ZnO NRs dihiasi dengan berbagai jenis NP (atau alternatif bernama nanokomposit) seperti ZnSe [10], Ag₂ S [11], CdS [11,12,13], CuO [14], Cu₂ O [15, 16], ZnFe₂ O₄ [17], Ag [16, 18, 19], dan Au [12, 20] telah banyak ditemukan dalam literatur.

Untuk fotokatalisis cahaya tampak, tampaknya masuk akal untuk menghiasi ZnO NR dengan NP yang disebutkan di atas dalam jumlah besar untuk mencapai efisiensi tinggi. Namun, dekorasi yang berlebihan dari semikonduktor celah pita sempit atau NP logam mulia memiliki efek buruk karena alasan berikut. Pertama, lubang pada semikonduktor celah pita sempit biasanya tidak memiliki energi yang cukup untuk mengoksidasi ion hidroksida (lihat Persamaan (1)) atau molekul air (lihat Persamaan (2)) menjadi radikal hidroksil. (Potensi reduksi dari reaksi kimia untuk pembentukan radikal hidroksil akan disebutkan nanti.) Kedua, penyerapan tampak yang diinduksi efek plasmonik dari NP logam mulia menghasilkan elektron berenergi tinggi saja tetapi tidak ada lubang. Pembentukan radikal hidroksil karena elektron membutuhkan urutan reaksi kimia (lihat Persamaan (3) sampai Persamaan (6)) dan tidak seefisien hole. Ketiga, adanya cacat pada ZnO NRs adalah umum [21], dan cacat mampu menyerap cahaya tampak [22]. Lubang fotogenerasi karena penyerapan cacat pada ZnO memiliki energi yang cukup untuk menghasilkan radikal hidroksil.

Oleh karena itu, dekorasi simultan dengan semikonduktor celah pita sempit dan NP logam mulia tampaknya merupakan pendekatan rasional untuk mencapai efisiensi tinggi. Beberapa karya telah dilaporkan sejauh ini, dan memang, efisiensi fotodegradasi yang lebih tinggi telah dicapai dibandingkan dengan dekorasi tunggal [12, 16]. Keuntungan dari dekorasi simultan dikatakan untuk meningkatkan penyerapan cahaya tampak dari NP semikonduktor dan transfer elektron yang lebih cepat dalam nanokomposit terner, keduanya dikaitkan dengan efek plasmonik dari NP logam mulia [12].

Untuk aplikasi praktis, diinginkan untuk menumbuhkan ZnO NR pada substrat fleksibel. Pertumbuhan ZnO NRs pada substrat plastik telah dipelajari dengan baik [23, 24]. Dalam beberapa tahun terakhir, pertumbuhan ZnO NR pada substrat kertas mulai menarik perhatian penelitian [25,26,27,28,29] karena kertas bersifat fleksibel, ringan, murah, ramah lingkungan, dan mudah ditangani. Namun, laporan tentang pertumbuhan ZnO NR yang didekorasi dengan NP pada substrat kertas jarang terjadi. Selanjutnya, karya yang dilaporkan sebelumnya pada ZnO NR yang ditanam pada substrat kertas sebagian besar terkait dengan elektronik dan penginderaan [25,26,27,28] dan sangat sedikit terkait dengan fotokatalisis [29]. Dalam karya ini, kami melaporkan pertumbuhan solusi Cu₂ ZnO NR yang didekorasi dengan O dan Ag NP di atas kertas. Kinerja fotokatalitik yang baik dari kertas fotokatalitik diverifikasi melalui degradasi larutan rhodamin B (RhB).

Metode

Pertumbuhan ZnO NR di Kertas

ZnO NR ditumbuhkan pada substrat kertas kraft menggunakan metode hidrotermal [1, 2, 7]. Pertama, larutan benih ZnO dibuat menggunakan larutan campuran 10 mM seng asetat dan 3 mM natrium hidroksida (keduanya dalam etanol dan rasio volume 1:2) dipanaskan pada 72 °C selama 3 h. Kedua, larutan benih dituangkan pada 10 × 10 cm² substrat kertas kraft yang dipanaskan pada suhu 90°C membentuk lapisan biji ZnO. Ketiga, substrat kertas dengan lapisan biji ZnO direndam dalam larutan seng nitrat 25 mM dan heksametilenatetramina 25 mM (HMTA, C₆ H₁₂ N₄ ) (baik dalam air deionisasi dan rasio volume 1:1) dan dipanaskan pada 95 °C selama 7 h dalam wadah tertutup. Substrat kertas dikeluarkan dari larutan, dibilas beberapa kali dengan air deionisasi, dan dikeringkan dengan gas nitrogen.

Dekorasi Cu₂ NP O dan Ag pada NR ZnO

Untuk dekorasi permukaan dengan Cu₂ O NP, substrat kertas NR direndam dalam 0,1 mM CuSO₄ larutan dan dikenai penyinaran ultraviolet (UV) dari tiga lampu 1-W dan 254-nm selama 1,5 h pada 60 °C. Untuk dekorasi permukaan dengan NP Ag, substrat kertas NR direndam dalam AgNO 50 mM₃ larutan dan dikenai iradiasi UV selama 1 menit. Kreasi Cu₂ NP O dan Ag didasarkan pada reaksi kimia berikut:

$$ \mathrm{ZnO}+ h\nu \to \mathrm{ZnO}+{h}^{+}+{e}^{-} $$ (7) $$ {\mathrm{Cu}}^{ 2+}+2{e}^{-}\to \mathrm{Cu} $$ (8) $$ {\mathrm{Cu}}^{2+}+\mathrm{Cu}+{\mathrm{H }}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+2{\mathrm{H}}^{+} $$ (9) $$ {\mathrm{Ag}} ^{+}+{e}^{-}\to \mathrm{Ag} $$ (10) $$ 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+4{h}^{+}\ ke 4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}}_2 $$ (11)

Setelah dekorasi permukaan, substrat kertas dibilas beberapa kali dengan air deionisasi dan dikeringkan di bawah gas nitrogen. Untuk dekorasi dengan kedua jenis NP, Cu₂ Dekorasi O diwujudkan terlebih dahulu dan kemudian dekorasi Ag. Empat jenis kertas fotokatalitik yang berbeda disiapkan dan ditetapkan sebagai ZnO, Cu₂ O/ZnO, Ag/ZnO, dan Ag/Cu₂ O/ZnO.

Pengukuran Fotokatalitik

Aktivitas fotokatalitik dievaluasi dengan mendegradasi 100-mL, 10-μM (~ 4.8 ppm) larutan RhB di bawah penerangan lampu halogen 300-W. Kertas fotokatalitik yang digunakan pertama kali direndam dalam larutan RhB dalam gelap selama 1 jam, dan larutan baru digunakan untuk fotodegradasi. Sebuah motor kecil digunakan untuk mengaduk larutan. Sebuah tetes 50 μL diambil setiap 10 min selama fotodegradasi. Spektrum serapan tetesan yang dikumpulkan pada waktu yang berbeda diukur dengan menggunakan mikroskop optik yang dilengkapi dengan spektrometer array fotodioda Si yang terhubung dengan serat.

Hasil dan Diskusi

Gambar 1a menunjukkan foto-foto 10 × 10 cm² kertas kraft dan kertas dengan ZnO NR yang telah tumbuh. Kertas kraft coklat berubah menjadi abu-abu setelah ZnO NRs ditumbuhkan di atas kertas. Kertas telah digulung hingga membentuk permukaan silinder (dengan radius sekitar 2 cm) berulang kali untuk beberapa kali, dan tidak ditemukan retakan yang menunjukkan hilangnya NR ketika kertas diselidiki menggunakan mikroskop optik. Gambar 1b adalah gambar pemindaian mikroskop elektron (SEM) dari kertas ZnO. Gambar 1c adalah gambar SEM dari ZnO NRs. NR memiliki bentuk heksagonal dengan diameter berkisar antara 50 dan 300 nm. Gambar SEM dari Cu₂ O/ZnO, Ag/ZnO, dan Ag/Cu₂ O/ZnO NR masing-masing ditunjukkan pada Gambar 1 d, e, dan f. Sedikit Cu₂ NP O dan Ag dapat dilihat pada permukaan NR.

a Foto substrat kertas kraft (kiri) dan kertas dengan ZnO NR yang sudah tumbuh (kanan). b Gambar SEM dari kertas ZnO NR. c –f Gambar SEM dari ZnO, Cu₂ O/ZnO, Ag/ZnO, dan Ag/Cu₂ O/ZnO NR, masing-masing

Spektroskopi dispersif energi (EDS) dari Cu₂ O/ZnO, Ag/ZnO, dan Ag/Cu₂ O/ZnO NR masing-masing ditunjukkan pada Gambar 2a-c. Elemen terkait yang terkait dengan puncak juga ditunjukkan. Puncak Zn dan O adalah puncak dominan dalam spektrum seperti yang diharapkan. Puncak Pt berasal dari lapisan logam saat mengambil gambar SEM. Puncak Cu, yang dekat dengan puncak Zn, dapat dilihat pada Gambar. 2a, menunjukkan adanya oksida tembaga. Sebuah puncak Ag dapat dilihat pada Gambar. 2b, menunjukkan adanya oksida perak atau perak. Puncak Cu dan Ag keduanya ditemukan pada Gambar. 2c, menunjukkan keberhasilan dekorasi bersama.

a–c Spektrum EDS dari Cu₂ O/ZnO, Ag/ZnO, dan Ag/Cu₂ O/ZnO NR, masing-masing

Gambar 3a adalah gambar mikroskop elektron transmisi (TEM) dari Ag/Cu₂ O/ZnO NR. Gambar TEM resolusi tinggi dari Cu₂ O dan NP Ag ditunjukkan pada Gambar. 3 b dan c, masing-masing. Pola transformasi Fourier dari Cu₂ O dan NP Ag masing-masing terungkap pada Gambar 3 d dan e. Pada Gambar 4a, jarak antar bidang $ \left(2\kern0.5em \overline{1}\kern0.5em 1\right) $ ditentukan menjadi 0,179 nm, yang konsisten dengan (2 1 1) spasi 0,174 nm untuk Cu₂ O dalam file kartu Komite Gabungan Standar Difraksi Serbuk (JCPDS). Pada Gambar 4b, jarak antar bidang $ \left(1\kern0.5em \overline{1}\;\overline{1}\right) $ ditentukan menjadi 0,236 nm, yang konsisten dengan (1 1 1) spasi 0,236 nm untuk Ag dalam file kartu JCPDS. Dengan demikian dipastikan bahwa kedua jenis NP terbentuk pada permukaan NR.

a Gambar TEM dari Ag/Cu₂ O/ZnO NR. b , c Gambar TEM resolusi tinggi dari Cu₂ O dan NP Ag, masing-masing. d , e Pola transformasi Fourier dari Cu₂ O dan NP Ag, masing-masing

a , b Gambar TEM resolusi tinggi dari Cu₂ O NP dan Ag NP, masing-masing

Gambar 5a adalah pola difraksi sinar-X dari ZnO NR yang tumbuh. Puncak kuat bertepatan dengan puncak karakteristik ZnO, yang mengkonfirmasi kristalinitas NR yang baik. Gambar 5b adalah pola difraksi sinar-X Cu₂ O/ZnO NR. Hal ini mirip dengan Gambar. 5a, dan puncak difraksi Cu₂ O tidak dapat diamati. Hal ini dapat dikaitkan dengan sejumlah kecil NP pada permukaan NR seperti yang dapat dilihat pada Gambar. 3a. Gambar 5b juga menegaskan bahwa kristalinitas ZnO dipertahankan setelah proses fotoreduksi. Gambar 5c menunjukkan spektroskopi fotoemisi sinar-X (XPS) dari Cu₂ O/ZnO NR. Puncak sesuai dengan Cu⁺ dapat dilihat dengan jelas, yang menegaskan pembentukan Cu₂ O NP. Ada juga puncak yang sesuai dengan Cu²⁺ dengan intensitas yang lebih kecil, kemungkinan besar disebabkan oleh sisa CuSO₄ atau pembentukan NP CuO.

a , b Pola difraksi sinar-X ZnO dan Cu yang ditumbuhkan₂ O/ZnO NR. c Spektrum XPS dari Cu₂ O/ZnO NR

Gambar 6 menunjukkan spektrum photoluminescence (PL) dari empat kertas fotokatalitik. Spektrum menunjukkan puncak kuat emisi celah pita di sekitar 400 nm dan puncak yang lebih kecil di sekitar 470 nm, yang terkait dengan emisi cacat kekosongan oksigen [22]. Intensitas PL dari tiga kertas ZnO NR yang dihias dengan NP kurang dari kertas ZnO NR. Ini terutama disebabkan oleh dua efek. Yang pertama adalah peningkatan pemisahan muatan setelah penambahan NP, yang mengurangi rekombinasi elektron dan hole yang difotogenerasi. Yang kedua adalah penyerapan cahaya yang dipancarkan oleh NP. Kertas Ag/ZnO memiliki intensitas PL yang lebih rendah daripada Cu₂ kertas O/ZnO. Fungsi kerja kristal Ag adalah sekitar 4,5~4,7 eV dan terbentuk persimpangan Schottky antara Ag dan ZnO [9]. Sambungan ini efektif untuk pemisahan muatan, dan akibatnya, intensitas PL kertas Ag/ZnO lebih rendah. Selanjutnya, intensitas PL Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO adalah yang terkecil, yang diharapkan karena memiliki dua jenis NP dan sebagai hasilnya, pemisahan muatan terbaik.

Spektrum PL dari empat kertas fotokatalitik

Spektrum serapan larutan RhB sebagai fungsi waktu (pada interval 10 menit) yang dihasilkan dari fotokatalisis ZnO dan Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO di bawah penerangan lampu halogen masing-masing ditunjukkan pada Gambar 7 a dan b. Pada 80 min, konsentrasi RhB sisa kira-kira 35% dan 16% dari nilai aslinya, masing-masing. Rasio konsentrasi C _t ke konsentrasi awal C ₀ sebagai fungsi waktu untuk empat kertas fotokatalitik diplot dalam skala logaritmik pada Gambar. 7c. Hasil fotodegradasi dapat dicocokkan dengan persamaan kinetik orde pertama C _t = C ₀ exp(−kt ), di mana t adalah waktu dan k konstanta orde pertama. Menggunakan fitting linier kuadrat terkecil, konstanta yang dipasang adalah 0,013, 0,016, 0,019, dan 0,022 min⁻¹ untuk ZnO, Cu₂ O/ZnO, Ag/ZnO, dan Ag/Cu₂ masing-masing kertas O/ZnO.

a , b Spektrum serapan larutan RhB sebagai fungsi waktu (pada interval 10 menit) yang dihasilkan dari fotokatalisis ZnO dan Ag/Cu₂ kertas O/ZnO, masing-masing. c Plot ln(C _t /C ₀ ) untuk kertas ZnO dalam gelap dan empat kertas fotokatalitik di bawah cahaya. d Plot ln(C _t /C ₀ ) untuk Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO di bawah penerangan lampu halogen dan sinar matahari langsung

Bagian dari degradasi zat warna yang diukur adalah karena penyerapan zat warna oleh kertas. Perubahan konsentrasi yang disebabkan oleh kertas ZnO dalam gelap juga ditunjukkan pada Gambar 7c, dan konstanta kinetiknya adalah 0,005 min⁻¹ . Setelah dikurangi konstanta serapan dari konstanta yang diukur, konstanta kinetika fotodegradasi terkoreksi adalah 0,008, 0,011, 0,014, dan 0,017 min⁻¹ untuk empat kertas fotokatalitik. Memang, Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO menunjukkan efisiensi terbaik dan peningkatan konstanta kinetik pada ketiga kertas lainnya masing-masing sekitar 113%, 55%, dan 21%. Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO (yang sama dengan yang digunakan sebelumnya) juga telah diuji di bawah sinar matahari langsung. (Lokasi pengujian pada 120,99° BT dan 24,79° LU. Tanggal pengujian pada siang hari di bulan Juli dengan suhu sekitar 32 °C. Intensitas cahaya sekitar AM 1.0.) Hasil diplot pada Gambar. 7d bersama dengan hasil lampu halogen untuk perbandingan. Konstanta kinetik yang dipasang adalah 0,041 min⁻¹ (setelah mengecualikan efek penyerapan fisik), dan nilainya kira-kira 2,4 kali konstanta kinetik yang diperoleh dengan menggunakan lampu halogen.

Pada gambar TEM yang ditunjukkan pada Gambar. 3a, hanya ada sedikit Cu₂ NP O dan Ag pada ZnO NR. Jumlah NP dapat dengan mudah ditingkatkan dengan penggunaan waktu fotoreduksi yang lebih lama. Gambar SEM Ag/ZnO NRs dengan waktu reduksi yang berbeda 1, 1,5, 2, dan 2 min ditunjukkan pada Gambar. 8. Pada Gambar 8a, hanya ada beberapa Ag NP pada ZnO NR pada waktu reduksi 1 menit Jumlah NP Ag meningkat dengan cepat ketika waktu reduksi sedikit meningkat menjadi 1,5 min seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8b. Akhirnya, ZnO NRs ditutupi dengan Ag NPs ketika waktu reduksi ditingkatkan menjadi 2 min seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8d. Akibatnya, waktu fotoreduksi dapat digunakan sebagai parameter yang efektif untuk mengontrol jumlah NP Ag.

a–d Gambar SEM Ag/ZnO NR dengan waktu fotoreduksi masing-masing 1, 1,5, 2, dan 2,5 min

Pada Gambar 7c, kertas Ag/ZnO menunjukkan efisiensi yang lebih baik daripada kertas Cu₂ kertas O/ZnO. Hal ini sesuai dengan hasil PL yang ditunjukkan pada Gambar 6, yang menunjukkan kertas Ag/ZnO memiliki intensitas PL yang lebih rendah dan dengan demikian pemisahan muatan lebih baik. Namun, dapat juga dijelaskan dengan mempertimbangkan pita energi Cu₂ O. Radikal hidroksil bertanggung jawab atas degradasi zat warna dan dihasilkan dari oksidasi ion hidroksida melalui Persamaan. (1) atau molekul air melalui Persamaan. (2). Diagram pita energi ZnO dan Cu₂ O dan potensial reduksi standar untuk kedua reaksi ditunjukkan pada Gambar 9. Fungsi kerja ZnO dan Cu₂ O masing-masing adalah 4,3 dan 3,2 eV, dan energi celah pita masing-masing adalah 3,2 dan 2,1 eV. Potensial reduksi standar (relatif terhadap elektroda hidrogen standar (SHE), yaitu 4,44 V di bawah tingkat vakum) adalah E ^o (^• OH/OH⁻ ) = 2.02 V dan E ^o (^• OH/H₂ O) = 2,72 V, masing-masing. Oleh karena itu, lubang fotogenerasi di Cu₂ O tidak memiliki energi yang cukup untuk berpartisipasi dalam dua reaksi di atas. Di sisi lain, NP Ag meningkatkan penyerapan cahaya tampak di ZnO dan lubang fotogenerasi di ZnO memiliki energi yang cukup untuk menghasilkan radikal hidroksil. Hasilnya, kertas Ag/ZnO menunjukkan efisiensi yang lebih baik daripada kertas Cu₂ Kertas O/ZnO.

Diagram pita energi ZnO dan Cu₂ O dan potensial reduksi standar untuk Persamaan. (1) dan (2). Potensi reduksi relatif terhadap SHE, yaitu 4,44 eV di bawah tingkat vakum

Tabel 1 menunjukkan perbandingan kinerja Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO dengan ZnO NR yang didekorasi dengan NP yang didukung substrat baru-baru ini dilaporkan untuk fotodegradasi larutan RhB. Meskipun kondisi eksperimental dalam karya-karya ini berbeda secara substansial, efisiensi yang wajar dari kertas fotokatalitik jelas. Mempertimbangkan keuntungan dari fleksibilitas, ringan, tidak beracun, biaya rendah, dan kemudahan fabrikasi dan skala, kertas fotokatalitik saat ini memiliki potensi yang baik untuk degradasi efektif polutan pewarna organik dan aplikasi fotokatalitik lainnya juga.

Kesimpulan

Pada penelitian ini, pembuatan kertas fotokatalitik terdiri dari Cu₂ ZnO NR yang didekorasi dengan O dan Ag NP dilaporkan. ZnO NR ditumbuhkan pada substrat kertas kraft menggunakan metode hidrotermal, diikuti dengan dekorasi dengan Cu₂ O, Ag, atau kedua NP menggunakan proses fotoreduksi. Analisis difraksi SEM dan sinar-X mengkonfirmasi bahwa NR memiliki kristalinitas yang baik. Analisis TEM mengkonfirmasi komposisi dari dua jenis NP. Empat jenis kertas fotokatalitik yang berbeda dengan ukuran 10 × 10 cm² disiapkan dan digunakan untuk fotodegradasi larutan RhB (10 μM dan 100 mL). Di bawah penerangan lampu halogen 300 W, konstanta kinetik orde pertama untuk ZnO dan Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO 0,008 dan 0,017 min⁻¹ , masing-masing. Di bawah sinar matahari langsung, Ag/Cu₂ Kertas O/ZnO mencapai konstanta kinetik 0,041 min⁻¹ . Performa Ag/Cu₂ Kertas fotokatalitik O/ZnO dapat dibandingkan dengan fotokatalis nanokomposit ZnO lain yang didukung substrat. Dengan keunggulan fleksibilitas, bobot ringan, tidak beracun, biaya rendah, kemudahan fabrikasi, dan efisiensi yang wajar, kertas fotokatalitik memiliki potensi yang baik untuk mengurangi polusi pewarna organik dan aplikasi fotokatalitik cahaya tampak lainnya.