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Determination of Band Alignment in the Synergistic Catalyst of Electronic Structure-Modified Graphitic Carbon Nitride-Integrated Ceria Quantum-Dot Heterojunctions for Rapid Degradation of Organic Pollutants

저자 : Sreekanth, T. V. M. ,Nagajyothi, P. C. ,Dillip, G. R. ,Lee, Yong Rok

발행기관 : American Chemical Society

학술지명 : The Journal of Physical Chemistry Part C

권호사항 : Vol.121 No.45 [2017]

발행연도 : 2017년

작성언어 : -

자료형태 : 학술저널

수록면 : 25229-25242(14쪽)

제공처 : NDSL

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We engineered novel heterojunction ceria (CeO2) QDs decorated on the surfaces of graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanosheets by a facile in situ hydrothermal synthetic route. Using core-level/valence-band X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), diffuse reflectance spectroscopy, and work function measurements of the materials, we constructed the energy band alignment at the heterojunction. The band alignment has a Type-II alignment between organic (g-C3N4) and inorganic (CeO2 QDs) semiconductors junction with valence/conduction band offsets (VBO/CBO) of −0.07/–0.31 eV. The calculated band alignment parameters of the heterojunction were compared with the experimental values of g-C3N4/CeO2 QD composite and a new energy band diagram was proposed for the electronic structure-modified g-C3N4/CeO2 QDs heterojunction. The newly constructed heterojunction is formed by carbon-vacancy-promoted g-C3N4 coupled to lower defect-mediated (oxygen vacancies) CeO2, as determined by high-resolution XPS analysis. Moreover, the CeO2 QD distribution on g-C3N4 sheets using HR-TEM and the lattice parameter variations of g-C3N4/CeO2 QDs as compared with those of pristine CeO2 QDs from Rietveld refinement were investigated. To demonstrate the ability of the proposed heterojunction as a catalyst, we tested the catalytic activity of the composite junction for the degradation of Rhodamine B (RhB) in the presence of NaBH4 as an example. The band alignment mechanism is useful for promoting the catalytic activity of the graphitic carbon nitride-based organic semiconductor and will attract researchers’ attention for developing new composite heterojunction catalysts for multifunctional applications.Graphic Abstract
<IMG SRC='http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/jpccck/2017/jpccck.2017.121.issue-45/acs.jpcc.7b08568/production/images/medium/jp-2017-08568k_0009.gif'><A href='http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/jp7b08568'>ACS Electronic Supporting Info</A>

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