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SCIE
SCOPUS
Self-assembled nitrogen-doped graphene quantum dots (N-GQDs) over graphene sheets for superb electro-photocatalytic activity
저자
Riaz, Rabia ; Ali, Mumtaz ; Sahito, Iftikhar Ali ; Arbab, Alvira Ayoub ; Maiyalagan, T. ; Anjum, Aima Sameen ; Ko, Min Jae ; Jeong, Sung Hoon
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
1035-1046(12쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Nitrogen-doped graphene quantum dots (N-GQDs) are emerging electroactive and visible light active organic photocatalysts, known for their high stability, catalytic activity and biocompatibility. The edge surfaces of N-GQDs are highly active, however, when N-GQDs make the film the edges are not fully exposed for catalysis. To avoid this issue, the N-GQDs are shaped to branched leaf shape, with an extended network of voids, offering highly active surfaces (edge) exposed for electrocatalytic and photocatalytic activity. The nitrogen doping causes a decrease in the bandgap of N-GQDs, thus enabling them to be superb visible light photocatalyst, for degradation of Methylene blue dye from water. Photoluminescence results confirmed that by a synergistic combination of the highly conductive substrate; Carbon fabric coated graphene sheets (CF-rGO) the recombination of photogenerated excitons is significantly suppressed, hence enabling their efficient utilization for catalysis. Comparatively, uniformly coated N-GQDs showed 49.3% lower photocatalytic activity, owing to their hidden active sites. The degradation was further boosted by 30% by combining the electrocatalytic activity, i.e. electro-photocatalysis of the proposed electrode. The proposed electrode material was analyzed using TEM, FE-SEM, FTIR, AFM, and WA-XRD, whereas the stability of electrode was confirmed by TGA, tensile test, bending test, and in harsh chemical environments. The proposed photo-electrocatalyst electrode is binder-free, stable, flexible and highly conductive, which makes the electrode quite suitable for flexible catalytic devices like flexible solar cells and wearable supercapacitors.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> A flexible electrode is fabricated using self-assembled overlayer of Nitrogen doped Graphene Quantum Dots (N-GQDs). </LI> <LI> Self-assembeled highly porous leaflets structure has maximum exposed edge surfaces to accelarate the catalytic reaction. </LI> <LI> The proposed electrode is metal free and is stable at high temperature, harsh chemical environments, and mechanical stresses. </LI> <LI> The surface resistance of the all carbon electrode is only 2.5 Ω sq.<SUP>−1</SUP>. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>Nitrogen doped graphene quantum dots (N-GQDs) were self-assembled (with high porosity) on reduced graphene oxide coated carbon fabric to fabricate a highly stable visible light photocatlytically and electrocatalytically active flexible electrode for water treatment.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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