journal article·2020-10-23

ZnO/Cellulose Nanofiber Composites for Sustainable Sunlight-Driven Dye Degradation

Mostafa Dehghani, Humayun Nadeem, Vikram Singh Raghuwanshi, Hamidreza Mahdavi, Mark M. Banaszak Holl, Warren Batchelor

ACS Applied Nano Materials· Volume 3· Issue 10
Publisher page

Abstract

Porous ZnO/cellulose nanofiber (CNF) composites were synthesized to investigate their photocatalytic degradation of methylene blue (MB) dye (a persistent organic pollutant model) under a UV lamp and sunlight. UV/vis analysis indicated that complete photodegradation was achieved in about 10 min under natural sunlight with low UV intensity (between 1500 and 2900 μW/cm–1 of UVA/B). Scanning electron microscopy, Fourier transform infrared, Brunauer–Emmett–Teller, X-ray diffraction, and small-angle X-ray scattering characterization of the composite were consistent with flower/plate morphology ZnO nanomaterials of similar size to the CNF fiber diameter distributed in the matrix. The catalyst with 0.3 M Zn(Ac)2 and 1.5 wt % CNF loading was the sample with the highest MB photodegradation efficiency of >99% in less than 10 min. This study provides proof-of-concept of a simple, sustainable, ecofriendly, and industrially scalable approach to synthesize extremely efficient ZnO/CNF photocatalysts for the degradation of organic pollutants. Catalyst performance showed greater dye degradation with a function of irradiation time as compared to state-of-the-art catalysts reported in the literature.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Photocatalysis Techniques · TiO2 Photocatalysis and Solar Cells · Advanced Cellulose Research Studies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Bioresource Processing Research Institute of Australia, Department of Chemical Engineering, Monash University, Clayton, Melbourne, Victoria 3800, Australia

Department of Chemical Engineering, Monash University, Clayton, Melbourne, Victoria 3800, Australia

Funding

Australian Research Council and The ARC Research Hub for Processing Lignocellulosics into High Value Products (PALS)

References (68)

Show source-provided references
1. Gehr R. L. · 2018
2. 10.1016/j.seppur.2003.10.00610.1016/j.seppur.2003.10.006 ↗
3. 10.1016/j.seppur.2010.03.02110.1016/j.seppur.2010.03.021 ↗
4. 10.1002/adfm.20170025110.1002/adfm.201700251 ↗
5. Dey T. · 2012 · 1
6. 10.1021/acs.iecr.9b0220010.1021/acs.iecr.9b02200 ↗
7. Wang Z. · 2011
8. 10.1016/j.watres.2015.09.04510.1016/j.watres.2015.09.045 ↗
9. 10.1039/c5ee02650d10.1039/c5ee02650d ↗
10. 10.1021/acssuschemeng.7b0395310.1021/acssuschemeng.7b03953 ↗
11. 10.1016/j.jclepro.2018.02.06210.1016/j.jclepro.2018.02.062 ↗
12. 10.1016/j.matdes.2005.09.00610.1016/j.matdes.2005.09.006 ↗
13. 10.1007/s00170-011-3362-y10.1007/s00170-011-3362-y ↗
14. 10.1016/j.cej.2015.07.06010.1016/j.cej.2015.07.060 ↗
15. 10.1080/10934529.2011.62703910.1080/10934529.2011.627039 ↗
16. 10.1016/j.jenvman.2011.09.01210.1016/j.jenvman.2011.09.012 ↗
17. 10.1016/j.watres.2011.11.06910.1016/j.watres.2011.11.069 ↗
18. 10.1016/j.ultsonch.2013.07.00910.1016/j.ultsonch.2013.07.009 ↗
19. 10.3923/jest.2011.1.1710.3923/jest.2011.1.17 ↗
20. 10.1016/j.apcata.2009.02.04310.1016/j.apcata.2009.02.043 ↗
21. 10.1016/j.jes.2017.03.01110.1016/j.jes.2017.03.011 ↗
22. 10.1016/j.jece.2019.10324810.1016/j.jece.2019.103248 ↗
23. 10.1002/jbio.20170037710.1002/jbio.201700377 ↗
24. 10.1016/j.canlet.2005.09.01210.1016/j.canlet.2005.09.012 ↗
25. 10.1021/acsanm.9b0172310.1021/acsanm.9b01723 ↗
26. 10.1016/j.molliq.2014.07.03010.1016/j.molliq.2014.07.030 ↗
27. 10.1016/j.cej.2019.12347510.1016/j.cej.2019.123475 ↗
28. 10.1021/acsanm.7b0024210.1021/acsanm.7b00242 ↗
29. Hussein F. H. · Int. J. Chem. · 2010 · 8 · 1353
30. 10.1016/j.apcatb.2011.01.03010.1016/j.apcatb.2011.01.030 ↗
31. 10.1016/j.jhazmat.2005.10.02210.1016/j.jhazmat.2005.10.022 ↗
32. 10.1021/acsanm.8b0027210.1021/acsanm.8b00272 ↗
33. 10.1016/j.jcis.2017.07.10910.1016/j.jcis.2017.07.109 ↗
34. 10.1016/j.matlet.2017.01.05110.1016/j.matlet.2017.01.051 ↗
35. 10.1021/acsanm.9b0032610.1021/acsanm.9b00326 ↗
36. 10.1021/acsanm.8b0152810.1021/acsanm.8b01528 ↗
37. 10.1021/acsanm.9b0151310.1021/acsanm.9b01513 ↗
38. 10.1021/acsanm.0c0086810.1021/acsanm.0c00868 ↗
39. 10.1021/acsanm.9b0094310.1021/acsanm.9b00943 ↗
40. Singh S. · J. Mater. Environ. Sci. · 2015 · 6 · 349
41. 10.1016/j.biortech.2016.04.09310.1016/j.biortech.2016.04.093 ↗
42. 10.1016/j.wasman.2016.04.03710.1016/j.wasman.2016.04.037 ↗
43. 10.1021/acssuschemeng.8b0432010.1021/acssuschemeng.8b04320 ↗
44. 10.1021/acsanm.0c0151110.1021/acsanm.0c01511 ↗
45. 10.1038/s41598-018-28786-z10.1038/s41598-018-28786-z ↗
46. 10.1016/j.matlet.2018.09.07010.1016/j.matlet.2018.09.070 ↗
47. 10.1016/j.enmm.2017.11.00310.1016/j.enmm.2017.11.003 ↗
48. 10.1016/j.carbpol.2017.02.02010.1016/j.carbpol.2017.02.020 ↗
49. 10.1016/j.jcis.2017.09.06410.1016/j.jcis.2017.09.064 ↗
50. 10.1016/s0021-9797(03)00142-510.1016/s0021-9797(03)00142-5 ↗
51. 10.1039/c2ce26638e10.1039/c2ce26638e ↗
52. 10.1038/s41598-018-28786-z10.1038/s41598-018-28786-z ↗
53. 10.1016/j.compositesa.2016.09.00710.1016/j.compositesa.2016.09.007 ↗
54. 10.1016/j.carbpol.2015.08.03110.1016/j.carbpol.2015.08.031 ↗
55. 10.1016/j.jhazmat.2007.12.03310.1016/j.jhazmat.2007.12.033 ↗
56. 10.1002/app.3382210.1002/app.33822 ↗
57. 10.1038/s41598-018-20569-w10.1038/s41598-018-20569-w ↗
58. 10.1016/j.apcatb.2017.09.05910.1016/j.apcatb.2017.09.059 ↗
59. 10.1016/j.ijms.2005.07.00310.1016/j.ijms.2005.07.003 ↗
60. Wang X.-q. · 2018 · 03006
61. 10.1016/j.saa.2014.11.08710.1016/j.saa.2014.11.087 ↗
62. 10.1016/j.jallcom.2015.03.26610.1016/j.jallcom.2015.03.266 ↗
63. 10.1016/j.apcatb.2014.01.02510.1016/j.apcatb.2014.01.025 ↗
64. 10.1016/j.apsusc.2013.03.03510.1016/j.apsusc.2013.03.035 ↗
65. 10.1038/s41598-018-31539-710.1038/s41598-018-31539-7 ↗
66. 10.1021/acs.jpcc.5b0711610.1021/acs.jpcc.5b07116 ↗
67. 10.1021/acssuschemeng.5b0014710.1021/acssuschemeng.5b00147 ↗
68. 10.1021/acsanm.9b0083810.1021/acsanm.9b00838 ↗