Abstract Visible light-activated photocatalytic degradation allows renewable solar energy harvesting for sustainable waste remediation. The incorporation of dopant into the structure of photocatalysts enables photoactivation using visible light. In this work, titania nanotube (TNT) was doped with boric acid of different molarities (0.25 M, 0.5 M, 1.0 M) under alkaline hydrothermal condition to produce TNT doped boron (TNT-B) photocatalyst. The formation of microcrystalline structure on the surface of TNT evidenced the attachment of boron nanoparticle on the surface of TNT. The nanotube diameter and surface negativity increased with increasing dopant molarity. The doping did not incur significant changes on the crystallinity of TNT but resulted in an extension of light absorption to visible light range. Pristine TNT and TNT-B were tested for their photocatalytic activity under visible light irradiation for the photodegradation of bio-based polymeric colour pigments, namely lignin and tannic acid (TA). The doping significantly improved photoactivity of TNT under visible light conditions. Optimal doping was achieved with 0.5 M of boric acid, where TNT-B degraded 96.47% of lignin and 96.91% of TA within 240 min of irradiation. Radical scavenging experiments also revealed that both OH− and ●O2− radicals were the major reactive species responsible for the degradation.

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硼增强二氧化钛纳米管对生物聚合物废物的可见光诱导光降解

摘要 可见光活化光催化降解允许可再生太阳能收集用于可持续废物修复。将掺杂剂掺入光催化剂的结构中可以使用可见光进行光活化。在这项工作中，二氧化钛纳米管（TNT）在碱性水热条件下掺杂了不同摩尔浓度（0.25 M、0.5 M、1.0 M）的硼酸，制备了 TNT 掺杂的硼（TNT-B）光催化剂。TNT表面微晶结构的形成证明了硼纳米颗粒附着在TNT表面。纳米管直径和表面负性随着掺杂剂摩尔浓度的增加而增加。掺杂不会显着改变 TNT 的结晶度，但会导致光吸收范围扩大到可见光范围。测试原始 TNT 和 TNT-B 在可见光照射下的光催化活性，用于光降解生物基聚合物彩色颜料，即木质素和单宁酸 (TA)。掺杂显着提高了 TNT 在可见光条件下的光活性。使用 0.5 M 硼酸实现最佳掺杂，其中 TNT-B 在照射 240 分钟内降解了 96.47% 的木质素和 96.91% 的 TA。自由基清除实验还表明，OH- 和●O2- 自由基是导致降解的主要反应物质。5 M 的硼酸，其中 TNT-B 在照射 240 分钟内降解了 96.47% 的木质素和 96.91% 的 TA。自由基清除实验还表明，OH- 和●O2- 自由基是导致降解的主要反应物质。5 M 的硼酸，其中 TNT-B 在照射 240 分钟内降解了 96.47% 的木质素和 96.91% 的 TA。自由基清除实验还表明，OH- 和●O2- 自由基是导致降解的主要反应物质。