SCOPUS
SCIE
Influence of visible-light irradiation on physicochemical and photocatalytic properties of nitrogen-doped three-dimensional (3D) titanium dioxide
We report highly active visible-light driven nitrogen-doped three-dimensional polycrystalline anatase TiO<SUB>2</SUB> photocatalysts (N-3D TiO<SUB>2</SUB>) for environmental and biomedical applications. N-3D TiO<SUB>2</SUB> is synthesized at a low temperature (<90<SUP>o</SUP>C) without thermal treatment via a modified hydrothermal process (HP) and ultrasound irradiation (UI). The N-3D TiO<SUB>2</SUB> is additionally irradiated with visible-light to improve the hydroxylation of its surface. Under visible-light irradiation, the photocatalytic activity of visible-light irradiated N-3D TiO<SUB>2</SUB> (*N-3D TiO<SUB>2</SUB>; [k]=1.435h<SUP>-1</SUP>) is 26.1 times higher than that of 3D TiO<SUB>2</SUB> ([k]=0.055h<SUP>-1</SUP>). The *N-3D TiO<SUB>2</SUB> is highly recyclable and retained 91.8% of the initial decolorization rate after fifteen cycles. Interestingly, the *N-3D TiO<SUB>2</SUB> shows very strong antibacterial properties against both Gram-negative Escherichia coli (E. coli) and Gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus) after exposure to visible-light for 3h. The antibacterial properties of *N-3D TiO<SUB>2</SUB> are more effective than those of TiO<SUB>2</SUB>, 3D TiO<SUB>2</SUB>, and N-3D TiO<SUB>2</SUB>. More than 91.3% of the E. coli is sterilized after ten cycles. There are a large increase in the photocatalytic and antibacterial activity of *N-3D TiO<SUB>2</SUB> relative to that of N-3D TiO<SUB>2</SUB> owing to the hydroxylation of the N-3D TiO<SUB>2</SUB> surface as a result of the visible-light irradiation. These results indicate that *N-3D TiO<SUB>2</SUB> might have utility in several promising applications such as highly efficient water/air treatment, inactivation of pathogenic microorganisms, and solar-energy conversion.
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