zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1726Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESВысокая фотокаталитическая эффективность композита PSII–восстановленный оксид графена в отношении деградации метилового оранжевогоHigh photocatalytic performance of PSII–rGO composite towards methylene orange degradationZhengS.ZhengShixun

Циндао

Qingdao

HanS.HanSongyang

Циндао

Qingdao

BiS.BiSiyuan

Циндао

Qingdao

WangY.WangYantong

Циндао

Qingdao

wyt113802922@163.comYEBIO Bioengineering Co. LtdYEBIO Bioengineering Co. Ltd.202418112024916920920Copyright © Zheng S., Han S., Bi S., Wang Y., 20242024Zheng S., Han S., Bi S., Wang Y.Zheng S., Han S., Bi S., Wang Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1726

Получен нанокомпозитный фотокатализатор на основе оксида графена и прекурсора — фотосистемы II (PSII–rGO). Димеры PSII равномерно распределены на слоях восстановленного оксида графена (rGO). Сохраненные кислородные функциональные группы на плоскостях rGO играют важную роль в закреплении димеров PSII. Образцы охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции (XRD), КР-спектроскопии, УФ-видимой спектроскопии и фотолюминесценции. Дополнительно исследована фотокаталитическая активность композита PSII–rGO в отношении фотодеградации метилового оранжевого (МО). Приготовленный фотокатализатор PSII–rGO продемонстрировал высокую поглощательную способность по отношению к МО и эффективные свойства разделения зарядов. Эффективность композита PSII–rGO (61%) в отношении деградации MO значительно выше по сравнению с чистым PSII (25%), имеет место 36%-ное увеличение в течение 5 ч при видимом свете. Предложен соответствующий механизм этого усиления. После получения фотоэлектронов от PSII плоскость rGO эффективно передавала их загрязняющим веществам, достигая высокой эффективности фотокаталитической деградации. Введение rGO улучшает фотокаталитические и сенсорные свойства PSII, способствуя быстрому разделению электронов/зарядов. 

A PSII–rGO nanocomposite photocatalyst utilizing graphene oxide and PSII precursor was prepared in this study. In this proposed facile approach, PSII dimers were uniformly distributed on the reduced graphene oxide (rGO) sheets. The retained oxygen functional groups (OFGs) on rGO planes played a significant role in anchoring the PSII dimers. The samples were thoroughly characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy, and Photoluminescence spectra (PL) analysis. The photocatalytic activity of PSII–rGO composites was further investigated by photodegrading methyl orange (MO). As a result, the prepared PSII–rGO photocatalyst exhibited a high absorptivity towards MO and efficient charge separation properties. The efficiency of the PSII–rGO composites (61%) towards the degradation of MO was significantly higher compared to pure PSII (25%), showing a 36% increase within 5 h under visible light. Finally, the corresponding mechanism of this enhancement was proposed and discussed in detail. After receiving photoelectrons from PSII, the rGO plane effectively transferred them to pollutants, thereby achieving a high photocatalytic degradation efficiency. The introduction of rGO improved the photocatalysis and sensing properties of PSII by facilitating rapid electron/charge division. Overall, the prepared PSII–rGO nanocomposite shows great potential for practical applications.

фотокатализаторвосстановленный оксид графенаPSII–rGOфотодеградацияphotocatalystreduced graphene oxidePSII–rGOphotodegradationReferencesC. Lamnatou, D. Chemisana, Renew. Sust. Energ. Rev., 78, 916–932 (2017).C. Lamnatou, D. Chemisana, Renew. Sust. Energ. Rev., 78, 916–932 (2017).P. Koli, J. Appl. Spectrosc., 89, 525–533 (2022).P. Koli, J. Appl. Spectrosc., 89, 525–533 (2022).H. Wang, Y. Xia, X. Wang, Y, Han, X. Jiao, D. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 33062–33073 (2019).H. Wang, Y. Xia, X. Wang, Y, Han, X. Jiao, D. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 33062–33073 (2019).A. Fernάndez-Pérez, G. Marbάn, J. Appl. Spectrosc., 88, 1284–1290 (2022).A. Fernάndez-Pérez, G. Marbάn, J. Appl. Spectrosc., 88, 1284–1290 (2022).C. B. Xu, J. J. He, Y. Wang, Z. Xu, X. P. Ma, X. L. Meng, J. Appl. Spectrosc., 87, 958–964 (2020).C. B. Xu, J. J. He, Y. Wang, Z. Xu, X. P. Ma, X. L. Meng, J. Appl. Spectrosc., 87, 958–964 (2020).D. O. Sagdeev, R. R. Shamilov, Y. G. Galyametdinov, J. Appl. Spectrosc., 88, 539–545 (2021)D. O. Sagdeev, R. R. Shamilov, Y. G. Galyametdinov, J. Appl. Spectrosc., 88, 539–545 (2021)P. B. Rathod, S. A. Waghuley, J. Appl. Spectrosc., 83, 586–591 (2016).P. B. Rathod, S. A. Waghuley, J. Appl. Spectrosc., 83, 586–591 (2016).N. M. Denisov, E. B. Chubenko, T. A. Shevtsova, V. P. Bondarenko, V. E. Borisenko, J. Appl. Spectrosc., 85, 422–427 (2018)N. M. Denisov, E. B. Chubenko, T. A. Shevtsova, V. P. Bondarenko, V. E. Borisenko, J. Appl. Spectrosc., 85, 422–427 (2018)P. Cai, X. Feng, J. Fei, G. Li, J. Li, J. Huang, J. Li, Nanoscale, 7, 10908 (2015).P. Cai, X. Feng, J. Fei, G. Li, J. Li, J. Huang, J. Li, Nanoscale, 7, 10908 (2015).M. Xuan, J. Li, Natl. Sci. Rev., 8, nwab051 (2021).M. Xuan, J. Li, Natl. Sci. Rev., 8, nwab051 (2021).S. Y. Chen, Y. Y. Lu, F. Y. Shih, P. H. Ho, Y. F. Chen, C. W. Chen, Y. T. Chen, W. H. Wang, Carbon, 63, 23–29 (2013).S. Y. Chen, Y. Y. Lu, F. Y. Shih, P. H. Ho, Y. F. Chen, C. W. Chen, Y. T. Chen, W. H. Wang, Carbon, 63, 23–29 (2013).H. J. Shin, K. K. Kim, A. Benayad, S. M. Yoon, H. K. Park, I. S. Jung, M. H. Jin, H. K. Jeong, J. M. Kim, J. Y. Choi, Y. H. Lee, Adv. Funct. Mater., 19, 1987–1992 (2009).H. J. Shin, K. K. Kim, A. Benayad, S. M. Yoon, H. K. Park, I. S. Jung, M. H. Jin, H. K. Jeong, J. M. Kim, J. Y. Choi, Y. H. Lee, Adv. Funct. Mater., 19, 1987–1992 (2009).C. Nethravathi, M. Rajamathi, Carbon, 46, 1994 (2008).C. Nethravathi, M. Rajamathi, Carbon, 46, 1994 (2008).A. A. Gokhale, J. Lu, I. Lee, J. Mol. Catal. B – Enzym., 90, 76–86 (2013).A. A. Gokhale, J. Lu, I. Lee, J. Mol. Catal. B – Enzym., 90, 76–86 (2013).L. Ci, Z. Xu, L. Wang, W. Gao, F. Ding, K. F. Kelly, B. I. Yakobson, P. M. Ajayan, Nano Res., 1, 116–122 (2008).L. Ci, Z. Xu, L. Wang, W. Gao, F. Ding, K. F. Kelly, B. I. Yakobson, P. M. Ajayan, Nano Res., 1, 116–122 (2008).E. Istif, J. Hernández-Ferrer, E. P. Urriolabeitia, A. Stergiou, N. Tagmatarchis, G. Fratta, M. J. Large, A. B. Dalton, A. M. Benito, W. K. Maser, Adv. Func. Mater., 28, 1707548 (2018).E. Istif, J. Hernández-Ferrer, E. P. Urriolabeitia, A. Stergiou, N. Tagmatarchis, G. Fratta, M. J. Large, A. B. Dalton, A. M. Benito, W. K. Maser, Adv. Func. Mater., 28, 1707548 (2018).Wang Y, Li S, L. Liu, F. T. Lv, S. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 56, 5308–5311 (2017).Wang Y, Li S, L. Liu, F. T. Lv, S. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 56, 5308–5311 (2017).H. Yu, B. Zhang, C. Bulin, R. Li, R. Xing, Sci. Rep., 6, 36143 (2016).H. Yu, B. Zhang, C. Bulin, R. Li, R. Xing, Sci. Rep., 6, 36143 (2016).X. Jiang, J. Wang, J. Guo, M. Liu, Y. Fang, Arab. J. Sci. Eng., 48, 8387–8399 (2023).X. Jiang, J. Wang, J. Guo, M. Liu, Y. Fang, Arab. J. Sci. Eng., 48, 8387–8399 (2023).W. Tian, H. Zhang, J. Sibbons, H. Sun, H. Wang, S. Wang, Adv. Energy Mater., 11, 2100911 (2021).W. Tian, H. Zhang, J. Sibbons, H. Sun, H. Wang, S. Wang, Adv. Energy Mater., 11, 2100911 (2021).S. Pei, H. Cheng, Carbon, 50, 3210–3228 (2012).S. Pei, H. Cheng, Carbon, 50, 3210–3228 (2012).H. Saleem, M. Haneef, H. Y. Abbasi, Mater. Chem. Phys., 204, 1–7 (2018).H. Saleem, M. Haneef, H. Y. Abbasi, Mater. Chem. Phys., 204, 1–7 (2018).A. C. Ferrari, J. Robertson, J. Phys. Rev. B, 61, 14095–14107 (2000).A. C. Ferrari, J. Robertson, J. Phys. Rev. B, 61, 14095–14107 (2000).M. S. Tivanov, E. A. Kolesov, O. V. Korolik, A. M. Saad, N. G. Kovalchuk, I. V. Komissarov, =V. A. Labunov, M. Opielak, P. Zukowski, T. N. Koltunowicz., J. Appl. Spectrosc., 84, 979–985 (2018).M. S. Tivanov, E. A. Kolesov, O. V. Korolik, A. M. Saad, N. G. Kovalchuk, I. V. Komissarov, =V. A. Labunov, M. Opielak, P. Zukowski, T. N. Koltunowicz., J. Appl. Spectrosc., 84, 979–985 (2018).Z. Y. Lin, Y. G. Yao, Z. Li, Y. Liu, Z. Li, C. P. Wong, J. Phys. Chem. C, 114, 14819 (2010).Z. Y. Lin, Y. G. Yao, Z. Li, Y. Liu, Z. Li, C. P. Wong, J. Phys. Chem. C, 114, 14819 (2010).A. Jorio, E. H. Martins Ferreira, M. V. O. Moutinho, F. Stavale, C. A. Achete, R. B. Capaz, Phys. Status Solidi (b), 247, 2980–2982 (2010).A. Jorio, E. H. Martins Ferreira, M. V. O. Moutinho, F. Stavale, C. A. Achete, R. B. Capaz, Phys. Status Solidi (b), 247, 2980–2982 (2010).C. L. Zhou, J. R. Diers, D. F. Bocian, J. Phys. Chem. B, 101, 9635–9644 (1997).C. L. Zhou, J. R. Diers, D. F. Bocian, J. Phys. Chem. B, 101, 9635–9644 (1997).E. Casero, A. M. Parra-Alfambra, M. D. Petit-Domínguez, F. Pariente, E. Lorenzo, C. Alonso, Electrochem. Commun., 20, 63–66 (2012).E. Casero, A. M. Parra-Alfambra, M. D. Petit-Domínguez, F. Pariente, E. Lorenzo, C. Alonso, Electrochem. Commun., 20, 63–66 (2012).M. Coros, C. Varodi, F. Pogacean, E. Gal, S. M. Pruneanu, Sensors, 20, 1815 (2020).M. Coros, C. Varodi, F. Pogacean, E. Gal, S. M. Pruneanu, Sensors, 20, 1815 (2020).J. Fang, H. Fan, Y. Ma, Z. Wang, Q. Chang, Appl. Surf. Sci., 332, 47–54 (2015).J. Fang, H. Fan, Y. Ma, Z. Wang, Q. Chang, Appl. Surf. Sci., 332, 47–54 (2015).M. Yadav, A. Yadav, R. Fernandes, Y. Popat, M. Orlandi, A. Dashora, D. C. Kothari, A. Miotello, B. L. Ahuja, N. Patel, J. Environ. Manage., 203, 364–374 (2017).M. Yadav, A. Yadav, R. Fernandes, Y. Popat, M. Orlandi, A. Dashora, D. C. Kothari, A. Miotello, B. L. Ahuja, N. Patel, J. Environ. Manage., 203, 364–374 (2017).R. Fatima, J. O. Kim, Appl. Surf. Sci., 541, 148503 (2021).R. Fatima, J. O. Kim, Appl. Surf. Sci., 541, 148503 (2021).H. Ishii, K. Sugiyama, E. Ito, K. Seki, Adv. Mater., 11, 605–625 (2009).H. Ishii, K. Sugiyama, E. Ito, K. Seki, Adv. Mater., 11, 605–625 (2009).D. Pan, J. Jiao, Z. Li, Y. Guo, C. Feng, Y. Liu, L. Wang, M. Wu, ACS Sustain. Chem. Eng., 3, 2405–2413 (2015).D. Pan, J. Jiao, Z. Li, Y. Guo, C. Feng, Y. Liu, L. Wang, M. Wu, ACS Sustain. Chem. Eng., 3, 2405–2413 (2015).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.