Herein, we report a theoretical and experimental study on the photocatalytic activity of CeO2 ZnS, and ZnS decorated CeO2 nanoparticles prepared by a microwave-assisted solvothermal method. Theoretical models were established to analyze electron transitions primarily at the interface between CeO2 and ZnS. As observed, the particle morphology strongly influenced the photocatalytic degradation of organic dye Rhodamine B. A model was proposed to rationalize the photocatalytic behavior of the prepared decorated systems taking into account different extrinsic and intrinsic defect distributions, including order-disorder effects at interfacial and intra-facial regions, and vacancy concentration.
REFERENCES
1.
W. H.
Glaze
, J. W.
Kang
, and D. H.
Chapin
, Ozone-Sci. Eng.
9
, 335
(1987
).2.
S.
Das
, P. V.
Kamat
, S.
Padmaja
, V.
Au
, and S. A.
Madison
, J. Chem. Soc.-Perkin Trans.
2
, 1219
(1999
).3.
4.
F. J.
Chen
, Y. L.
Cao
, and D. Z.
Jia
, Appl. Surf. Sci.
257
, 9226
(2011
).5.
L. W.
Qian
, J.
Zhu
, W. M.
Du
, and X. F.
Qian
, Mater. Chem. Phys.
115
, 835
(2009
).6.
H.
Wang
, J. J.
Zhu
, J. M.
Zhu
, X. H.
Liao
, S.
Xu
, T.
Ding
, and H. Y.
Chen
, Phys. Chem. Chem. Phys.
4
, 3794
(2002
).7.
N.
Guillou
, L. C.
Nistor
, H.
Fuess
, and H.
Hahn
, Nanostruct. Mater.
8
, 545
(1997
).8.
M.
Hirano
and M.
Inagaki
, J. Mater. Chem.
10
, 473
(2000
).9.
F.
Bondioli
, A. B.
Corradi
, C.
Leonelli
, and T.
Manfredini
, Mater. Res. Bull.
34
, 2159
(1999
).10.
A.
Mukherjee
, D.
Harrison
, and E. J.
Podlaha
, Electrochem. Solid State Lett.
4
, D5
(2001
).11.
S.
Dikmen
, P.
Shuk
, M.
Greenblatt
, and H.
Gocmez
, Solid State Sci.
4
, 585
(2002
).12.
S. W.
Zha
, C. R.
Xia
, and G. Y.
Meng
, J. Power Sources
115
, 44
(2003
).13.
J. G.
Li
, T.
Ikegami
, Y. R.
Wang
, and T.
Mori
, J. Am. Ceram. Soc.
86
, 915
(2003
).14.
Y. R.
Wang
, T.
Mori
, J. G.
Li
, and T.
Ikegami
, J. Am. Ceram. Soc.
85
, 3105
(2002
).15.
B.
Djuričić
and S.
Pickering
, J. Eur. Ceram. Soc.
19
, 1925
(1999
).16.
M. J.
Godinho
, R. F.
Goncalves
, L. P. S.
Santos
, J. A.
Varela
, E.
Longo
, and E. R.
Leite
, Mater. Lett.
61
, 1904
(2007
).17.
R. A.
Rocha
and E. N. S.
Muccillo
, Mater. Sci. Forum
416–418
, 711
(2003
).18.
S.
Wang
and K.
Maeda
, J. Am. Ceram. Soc.
85
, 1750
(2002
).19.
H. Z.
Song
, H. B.
Wang
, S. W.
Zha
, D. K.
Peng
, and G. Y.
Meng
, Solid State Ionics
156
, 249
(2003
).20.
C. S.
Riccardi
, R. C.
Lima
, M. L.
dos Santos
, P. R.
Bueno
, J. A.
Varela
, and E.
Longo
, Solid State Ionics
180
, 288
(2009
).21.
R. I.
Walton
, Progr. Cryst. Growth Charact. Mater.
57
, 93
(2011
).22.
H.
Wang
, H.
Nakamura
, M.
Uehara
, Y.
Yamaguchi
, M.
Miyazaki
, and H.
Maeda
, Adv. Funct. Mater.
15
, 603
(2005
).23.
J. R.
Dethlefsen
and A.
Dossing
, Nano Lett.
11
, 1964
(2011
).24.
B. O.
Dabbousi
, J.
RodriguezViejo
, F. V.
Mikulec
, J. R.
Heine
, H.
Mattoussi
, R.
Ober
, K. F.
Jensen
, and M. G.
Bawendi
, J. Phys. Chem. B
101
, 9463
(1997
).25.
M. A.
Hines
and P.
Guyot-Sionnest
, J. Phys. Chem.
100
, 468
(1996
).26.
A. R.
Kortan
, R.
Hull
, R. L.
Opila
, M. G.
Bawendi
, M. L.
Steigerwald
, P. J.
Carroll
, and L. E.
Brus
, J. Am. Chem. Soc.
112
, 1327
(1990
).27.
L.
Qi
, J.
Ma
, H.
Cheng
, and Z.
Zhao
, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp.
111
, 195
(1996
).28.
Z. A.
Peng
and X. G.
Peng
, J. Am. Chem Soc.
123
, 183
(2001
).29.
H. G.
Zhu
, A.
Prakash
, D. N.
Benoit
, C. J.
Jones
, and V. L.
Colvin
, Nanotechnology
21
(25
), 255604
(2010
).30.
N.
Zhang
, S. Q.
Liu
, X. Z.
Fu
, and Y. J.
Xu
, J. Phys. Chem. C
115
, 9136
(2011
).31.
W. F.
Yao
and J. H.
Ye
, J. Phys. Chem. B
110
, 11188
(2006
).32.
Y. H.
Zhang
, N.
Zhang
, Z. R.
Tang
, and Y. J.
Xu
, Acs Nano
6
, 9777
(2012
).33.
Z. S.
Pillai
and P. V.
Kamat
, J. Phys. Chem. B
108
, 945
(2004
).34.
C. C.
Chen
, Q.
Wang
, P. X.
Lei
, W. J.
Song
, W. H.
Ma
, and J. C.
Zhao
, Environ. Sci. Technol.
40
, 3965
(2006
).35.
S. Q.
Liu
, N.
Zhang
, Z. R.
Tang
, and Y. J.
Xu
, ACS Appl. Mater. Interfaces
4
, 6378
(2012
).36.
C. T.
Lee
, W. T.
Yang
, and R. G.
Parr
, Phys. Rev. B
37
, 785
(1988
).37.
R.
Dovesi
, R.
Orlando
, B.
Civalleri
, C.
Roetti
, V. R.
Saunders
, and C. M.
Zicovich-Wilson
, Zeit. Kristall.
220
, 571
(2005
).38.
V. R. S. R.
Dovesi
, C.
Roetti
, R.
Orlando
, C. M.
Zicovich-Wilson
, F.
Pascale
, B.
Civalleri
, K.
Doll
, N. M.
Harrison
, I. J.
Bush
, P.
Darco
, and M.
Llunell
, CRYSTAL09 User's Manual
(University of Torino
, Torino
, 2009
).39.
M. L. G.
Anderson Reis Albuquerque
, I. M. G.
Santos
, V. M.
Longo
, E.
Longo
, and J.
Ricardo Sambrano
, J. Phys. Chem. A
116
, 11731
(2012
).40.
Y. V. B.
de Santana
, C. W.
Raubach
, M. M.
Ferrer
, F.
La Porta
, J. R.
Sambrano
, V. M.
Longo
, E. R.
Leite
, and E.
Longo
, J. Appl. Phys.
110
, 123507
(2011
).41.
C. W.
Raubach
, Y. V. B.
de Santana
, M. M.
Ferrer
, V. M.
Longo
, J. A.
Varela
, W.
Avansi
, P. G. C.
Buzolin
, J. R.
Sambrano
, and E.
Longo
, Chem. Phys. Lett.
536
, 96
(2012
).42.
A.
Beltran
, J. R.
Sambrano
, M.
Calatayud
, F. R.
Sensato
, and J.
Andres
, Surf. Sci.
490
, 116
(2001
).43.
M.
Mogensen
, N. M.
Sammes
, and G. A.
Tompsett
, Solid State Ionics
129
, 63
(2000
).44.
X. S.
Fang
, T. Y.
Zhai
, U. K.
Gautam
, L.
Li
, L. M.
Wu
, B.
Yoshio
, and D.
Golberg
, Progr. Mater. Sci.
56
, 175
(2011
).45.
L.
Valenzano
, F. J.
Torres
, D.
Klaus
, F.
Pascale
, C. M.
Zicovich-Wilson
, and R.
Dovesi
, Zeit. Physik. Chem.-Int. J. Res. Phys. Chem. Chem. Phys.
220
, 893
(2006
).46.
M.
Dolg
, H.
Stoll
, and H.
Preuss
, J. Chem. Phys.
90
, 1730
(1989
).47.
T.
Desaunay
, A.
Ringuede
, M.
Cassir
, F.
Labat
, and C.
Adamo
, Surf. Sci.
606
, 305
(2012
).48.
J.
Jaffe
and N. W.
Ashcroft
, Phys. Rev. B
27
, 5852
(1983
).49.
A.
Lichanot
, E.
Apra
, and R.
Dovesi
, Phys. Status Solidi B-Basic Res.
177
, 157
(1993
).50.
A.
Kokalj
, Comput. Mater. Sci.
28
, 155
(2003
).51.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4880795 for XRD peaks width (FWHM) of the samples; Theoretical and experimental lattice parameters (in Å) for CeO2 and ZnS; FT-IR spectra in the 400 to 4000 cm−1 of the CeO2, ZnS and CeO2@ZnS nanoparticles (a) in EG (b) H2O; band structure of (a) CeO2–o and (b) CeO2–d; and band structure of (a) ZnS–o and (b) ZnS–d.
52.
D.
Chen
, F.
Huang
, G.
Ren
, D.
Li
, M.
Zheng
, Y.
Wang
, and Z.
Lin
, Nanoscale
2
, 2062
(2010
).53.
G. Q.
Ren
, Z.
Lin
, B.
Gilbert
, J.
Zhang
, F.
Huang
, and J. K.
Liang
, Chem. Mater.
20
, 2438
(2008
).54.
55.
Y. Y.
She
, J.
Yang
, and K. Q.
Qiu
, Trans. Nonferrous Met. Soc. China
20
, S211
(2010
).56.
J. F.
Xu
, W.
Ji
, J. Y.
Lin
, S. H.
Tang
, and Y. W.
Du
, Appl. Phys. A-Mater. Sci. Process.
66
, 639
(1998
).57.
C.
Binet
, M.
Daturi
, and J. C.
Lavalley
, Catal. Today
50
, 207
(1999
).58.
X.
Du
, L.
Dong
, C.
Li
, Y.
Liang
, and Y.
Chen
, Langmuir
15
, 1693
(1999
).59.
N. C.
Wu
, E.-W.
Shi
, Y.-Q.
Zheng
, and W.-J.
Li
, J. Am. Ceram. Soc.
85
, 2462
(2002
).60.
V.
Venkataramanan
, H. L.
Bhat
, M. R.
Srinivasan
, P.
Ayyub
, and M. S.
Multani
, J. Raman Spectrosc.
28
, 779
(1997
).61.
P.
Biddle
and J. H.
Miles
, J. Inorg. Nucl. Chem.
30
, 1291
(1968
).62.
V.
Venkataramanan
, M. R.
Srinivasan
, and H. L.
Bhat
, J. Raman Spectrosc.
25
, 805
(1994
).63.
K.
Nakamoto
, Infrared Spectra of Inorganic and Coordination Compounds
(John Wiley & Sons, Inc.
, London
, 1963
).64.
M.
Kieninger
and O. N.
Ventura
, Int. J. Quant. Chem.
111
, 1843
(2011
).65.
C.
Sun
, H.
Li
, and L.
Chen
, J. Phys. Chem. Solids
68
, 1785
(2007
).66.
C.
Sun
, J.
Sun
, G.
Xiao
, H.
Zhang
, X.
Qiu
, H.
Li
, and L.
Chen
, J. Phys. Chem. B
110
, 13445
(2006
).67.
R.
Yu
, L.
Yan
, P.
Zheng
, J.
Chen
, and X.
Xing
, J. Phys. Chem. C
112
, 19896
(2008
).68.
J.
McBride
, J.
Treadway
, L. C.
Feldman
, S. J.
Pennycook
, and S. J.
Rosenthal
, Nano Lett.
6
, 1496
(2006
).69.
S. J.
Rosenthal
, J.
McBride
, S. J.
Pennycook
, and L. C.
Feldman
, Surf. Sci. Rep.
62
, 111
(2007
).70.
J.
Tauc
, Mater. Res. Bull.
3
, 37
(1968
).71.
M.
Cardona
and G.
Harbeke
, Phys. Rev.
137
, A1467
(1965
).72.
T. K.
Tran
, W.
Park
, W.
Tong
, M. M.
Kyi
, B. K.
Wagner
, and C. J.
Summers
, J. Appl. Phys.
81
, 2803
(1997
).73.
W.
Chen
, Z. G.
Wang
, Z. J.
Lin
, and L. Y.
Lin
, Appl. Phys. Lett.
70
, 1465
(1997
).74.
R. M.
Bueno
, J. M.
Martinez-Duart
, M.
Hernandez-Velez
, and L.
Vazquez
, J. Mater. Sci.
32
, 1861
(1997
).75.
T.
Masui
, K.
Fujiwara
, K.-i.
Machida
, G.-y.
Adachi
, T.
Sakata
, and H.
Mori
, Chem. Mater.
9
, 2197
(1997
).76.
M.
Inoue
, M.
Kimura
, and T.
Inui
, Chem. Commun.
1999
(11
), 957
–958
.77.
J.
Graciani
, A. M.
Marquez
, J. J.
Plata
, Y.
Ortega
, N. C.
Hernandez
, A.
Meyer
, C. M.
Zicovich-Wilson
, and J. F.
Sanz
, J. Chem. Theory Comput
7
, 56
(2011
).78.
C. W.
Raubach
, M. Z.
Krolow
, M. F.
Mesko
, S.
Cava
, M. L.
Moreira
, E.
Longo
, and N. L. V.
Carreno
, Crystengcomm
14
, 393
(2012
).79.
F. A.
La Porta
, M. M.
Ferrer
, Y. V. B.
de Santana
, C. W.
Raubach
, V. M.
Longo
, J. R.
Sambrano
, E.
Longo
, J.
Andrés
, M. S.
Li
, and J. A.
Varela
, J. Alloys Compd.
556
, 153
(2013
).80.
H.-L.
Fei
, H.-J.
Zhou
, J.-G.
Wang
, P.-C.
Sun
, D.-T.
Ding
, and T.-H.
Chen
, Solid State Sciences
10
, 1276
(2008
).81.
A.
Franco
, M. C.
Neves
, M. M. L. R.
Carrott
, M. H.
Mendonça
, M. I.
Pereira
, and O. C.
Monteiro
, J. Hazard. Mater.
161
, 545
(2009
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
