모노아조 염료의 효율적인 광분해를 위한 3원 자기 재활용 ZnO/Fe3O4/g-C3N4 복합 광촉매

결과 및 토론

XRD

ZnO, g-C₃의 상 구조를 연구하기 위해 X선 회절(XRD) 분석이 사용되었습니다. N₄ 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ 다른 g-C₃가 있는 합성물 N₄ 로딩. 결과는 그림 1에 나와 있습니다. 2θ에 위치한 ZnO 샘플의 피크 =31.81°, 34.44°, 36.21°, 47.60°, 56.62°, 63.01° 및 67.97°는 (100), (002), (101), (102), (110), (103) 및 (112) ZnO의 육각형 wurtzite 구조의 결정면. ZnO에 대한 모든 관련 회절 데이터는 JCPDS 36-145[17]와 잘 일치했습니다. g-C₃의 가장 강력한 피크 N₄ 샘플은 2θ =27.3°에서 레이어 구조의 (002) 평면에 해당합니다. 보고된 바와 같이 g-C₃ N₄ 구조는 2θ =13.2°에서 약한 회절 피크를 가지며, 이는 g-C₃의 (100) 결정면에 기인합니다. N₄ . 회절 피크의 폭이 감소하여 나노포어 벽에 대한 기하학적 제약의 영향을 나타냅니다[7]. ZnO/Fe₃의 XRD 패턴 O₄ /g-C₃ N₄ -x 샘플에는 g-C₃의 모든 일반적인 피크가 포함되었습니다. N₄ , ZnO 및 Fe₃ O₄ . 30.4°, 35.7° 및 43.4°에 위치한 회절 피크는 Fe₃의 (220), (311) 및 (400) 평면에 해당합니다. O₄ [18, 19]. 또한, g-C₃의 특성 피크의 피크 강도 N₄ g-C₃의 양이 증가함에 따라 점차적으로 강화되었다. N₄ , 반면 ZnO 및 Fe₃의 피크 강도 O₄ 점차 감소했습니다. g-C₃ 없음 N₄ ZnO/Fe₃에서 특성 피크가 관찰되었습니다. O₄ /g-C₃ N₄ -20% 샘플, 이는 g-C₃의 낮은 함량에 기인할 수 있습니다. N₄ 합성에서. XRD 분석 결과 모든 시료에서 다른 피크가 관찰되지 않아 시료의 순도가 높은 것을 확인할 수 있었습니다.

ZnO, g-C₃의 XRD 패턴 N₄ , ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -20%, ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -70%

TEM 및 EDS

샘플의 구조는 그림 2와 같이 TEM을 사용하여 평가되었습니다. 순수한 ZnO의 TEM 이미지는 XRD 결과와 일치하는 전형적인 육각형 wurtzite 구조(그림 2a)를 나타냅니다. g-C₃의 TEM 이미지 N₄ (그림 2b)는 그래핀 나노시트의 형태와 유사한 층상 소판과 같은 형태 구조와 종이 접기 더 얇은 시트를 보여줍니다. ZnO/Fe₃의 TEM 이미지에서 볼 수 있듯이 O₄ /g-C₃ N₄ -50%(그림 2c), g-C₃의 층상구조에 다량의 광촉매 축적 N₄ . ZnO/Fe₃에 대한 EDS 결과 O₄ /g-C₃ N₄ -50%는 그림 3에 나와 있습니다. 샘플에는 Zn, C, N, Fe 및 O 원소의 피크가 포함되어 있음을 알 수 있으며, 이는 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ 합성물이 성공적으로 준비되었습니다. 그러나 Fe의 피크 값은 상대적으로 낮아 Fe₃의 함량이 O₄ ZnO/Fe₃가 낮습니다. O₄ /g-C₃ N₄ 합성물. Cu가 TEM 분석에서 캐리어로 사용되었다는 점을 감안할 때, Cu의 특징적인 피크가 EDS 분석에서 검출되었다[20].

a의 TEM 이미지 ZnO, b g-C₃ N₄ , 및 c ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%

ZnO/Fe₃의 EDX O₄ /g-C₃ N₄ -50%

XPS

제조된 복합 촉매의 표면 조성 및 화학적 상태를 조사하기 위해 ZnO/Fe₃에 XPS를 수행했습니다. O₄ /g-C₃ N₄ -50%. 조사 스펙트럼 스캔은 C, N, O, Zn 및 Fe의 존재를 나타냅니다(그림 4a). 그림 4b는 C 1s에 3개의 특징적인 피크가 있음을 보여줍니다. 284.6 eV에 위치한 피크는 XPS 기기의 탄화수소와 N(N–C=N)에 결합된 방향족 고리의 sp2-혼성화된 탄소 원자에 기인합니다. 다른 피크는 sp3 하이브리드 탄소원에 기인합니다(C–(N)₃ ) 286.5 eV의 결합 에너지. 287.8 eV의 결합 에너지에서 피크는 흑연 상의 C-N-C에 기인한다[21]. N 1s XPS 스펙트럼은 그림 4c에 나와 있습니다. 주요 피크는 397.9 eV였으며, 이는 N과 2개의 C 원자(C=N–C) 사이의 방향족에 해당합니다. 더 약한 특성 피크는 399.2 eV에 있으며, 이는 주로 삼질소(N–(C)₃ ) 기본 구조를 연결하는 (C₆ N₇ ), 또는 구조적 결함 및 불완전 축합과 관련된 아미노 그룹( (C)₂ –N–H) [22]. O1s의 XPS 스펙트럼은 그림 4d에 나와 있으며 530.1 eV의 피크는 O₂에 해당합니다. - ZnO 6각형 wurtzite 구조의 Zn-O 결합에 있는 이온 [23]. 531.8 eV의 피크는 ZnO의 산소 결손에 해당합니다. Zn 2p XPS 스펙트럼(Fig. 4e)은 1021.4 ev와 1044.3 eV의 결합에너지에서 두 개의 특징적인 피크가 존재하며, 두 피크 사이의 거리는 22.9 eV로 이는 산화아연의 표준 기준값에 포함된다. . 결합 에너지 차이는 복합 재료의 아연 이온이 +2 상태에 있음을 나타냅니다[23]. Fe 2p의 XPS 스펙트럼(그림 4f)에서 두 피크는 각각 2p1/2 및 2p3/2 궤도에 해당하는 710.6 ev 및 724.4 eV에 위치합니다[24]. 이 결과는 g-C₃ N₄ 가시광선의 흡수를 촉진하고 전하 캐리어의 이동 및 분리를 개선할 수 있는 ZnO에 합성됩니다. 따라서 광촉매 활성을 향상시킵니다[25].

합성된 ZnO/Fe₃의 XPS 스펙트럼 O_4/ g-C₃ N₄ -50%:a 샘플 설문조사, b C 1, c N 1, d O1, e Zn 2p 및 f Fe 2p

UV-vis DRS

확산 반사 분광법은 광촉매의 광 흡수 거동을 조사하는 데 사용되었습니다. 결과는 그림 5에 나와 있습니다. 상당한 적색 편이와 함께 빛의 흡수는 가시 영역에서 광촉매 성능을 향상시킬 수 있습니다. 자외선 영역에서 순수한 ZnO는 3.20 eV의 밴드갭에 해당하는 388 nm의 파장에서 강한 흡수를 보였다. ZnO 흡수 거동과 달리 g-C₃ N₄ 460 nm에서 흡수 이동을 생성하고 해당 밴드 갭 에너지는 2.70 eV로 가시광선에서 광촉매 활성에 대한 더 높은 응답을 나타냅니다[26]. 순수 ZnO 또는 g-C₃와 비교 N₄ , ZnO/Fe₃의 흡수 가장자리 O₄ /g-C₃ N₄ 복합 재료는 더 긴 파장 영역으로 크게 이동했으며, 이는 복합 재료의 흡수 가장자리가 더 낮은 에너지 영역으로 이동했음을 시사합니다. 이러한 결과는 g-C₃ 간의 상승적 관계 때문일 수 있습니다. N₄ 복합 샘플의 ZnO는 Le et al.의 보고서와 일치합니다. [7]. ZnO/Fe₃ 흡수 가장자리의 적색 편이 O₄ /g-C₃ N₄ g-C₃의 증가와 함께 증가 N₄ 최대 50% 로드. 그러나 g-C₃ N₄ 로딩은 70%였습니다. ZnO/Fe₃ 감소 O₄ /g-C₃ N₄ -70%는 g-C₃ 때문일 수 있습니다. N₄ 최적 수준 이상의 로딩은 ZnO에 의한 광 강도 흡수를 차폐할 수 있습니다. 따라서 준비된 모든 샘플 중에서 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 합성물은 가시광선의 가장 광범위하고 강력한 흡수를 나타냅니다. 이것은 ZnO-50%/g-C₃ N₄ 가시광선의 가장 강한 흡수를 나타냈다[1]. 복합 재료는 가시광선에 대한 가장 강한 빛 흡수를 보여 가시광선 조사에서 전자-정공 쌍의 생성을 증가시켜 더 높은 광촉매 활성을 나타냈습니다.

ZnO, g-C₃의 UV-vis 확산 반사 스펙트럼 N₄ , ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -20%, ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -70%

PL

ZnO와 g-C₃ 사이의 상승적 관계의 효과 N₄ 광촉매에 대한 PL을 사용하여 추가로 평가했습니다. ZnO, g-C₃의 PL 스펙트럼 N_4, 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%는 그림 6에 제시되어 있다. 여기 파장은 300 nm이었고, 샘플의 PL은 실온에서 시험되었다. 300–800 nm 범위의 방출 스펙트럼이 기록되었습니다. 반도체 내부의 전자-정공 쌍의 재결합이 PL의 형태로 에너지를 방출한다는 것은 일반적인 지식입니다. 일반적으로 PL 강도가 낮을수록 캐리어의 재조합 속도가 낮아 효율적인 광촉매 활성이 나타납니다. PL 스펙트럼에서 g-C₃ N₄ UV-vis 결과(그림 5) 및 문헌[7]에 따라 대략 460 nm에서 강한 방출 피크를 나타냈습니다. 순수한 ZnO의 방출 피크는 g-C₃보다 낮았습니다. N₄ , 약 410 nm에서 [21]. 순수한 ZnO의 PL 피크와 비교하여, ZnO/Fe₃의 방출 피크 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매가 적색 편이되어 피크 강도가 크게 감소했습니다. 또한, ZnO/Fe₃의 PL 피크 강도 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매가 가장 낮았다. 이러한 결과를 바탕으로 ZnO/Fe₃에 의해 광생성된 전자-정공 쌍이 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 나노복합체는 가시광선 조사하에서 헤테로구조의 계면에서 효과적으로 전달될 수 있다. 따라서 전자-정공 재결합 속도가 감소하여 가시광선 조사에서 가장 높은 광촉매 활성을 나타냈다.

ZnO, g-C₃의 PL 스펙트럼 N₄ 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%

전기화학 분석

반도체 광촉매에 의한 광생성 전자의 분리, 이동 및 포획 사이의 광촉매 산화 환원 반응은 밀접하게 관련되어 있습니다. 광촉매 반응 중 광유도 전하 분리 효율을 정성적으로 평가하기 위해 ZnO의 광전류 반응, g-C₃ N_4, 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 나노복합체는 가시광선 조사에서 조사되었습니다. 그림 7a는 간헐적 조명 하에서 3개 샘플의 광전류-시간(I-t) 곡선을 나타냅니다. 그림에서 빛의 조사가 꺼지면 광전류 값이 급격히 감소하고 다시 빛을 켤 때 광전류 값이 일정한 값을 유지함을 알 수 있다. 또한, 이 현상은 재현 가능하여 대부분의 광발생 전자가 시료의 표면으로 이동하고 가시광선 조사 시 광전류가 발생함을 알 수 있다. 순수한 ZnO는 넓은 밴드 갭으로 인해 가시광선 조사에서 가장 약한 광전류 응답을 나타냅니다. 또한 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 샘플은 가장 높은 광전류 강도를 나타냅니다. 결과는 ZnO와 g-C₃ 사이의 관계를 시사합니다. N₄ 광 생성된 전자와 정공의 분리 효율과 전달 향상에 유리하다[27]. 이 현상은 PL 결과와 일치합니다.

일시적인 광전류 응답(a ) 및 EIS 플롯(b ) ZnO, g-C₃ N_4, 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ 가시광선 조사 시 -50%

샘플의 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 결과는 그림 7b에 나와 있습니다. EIS 전기화학적 임피던스 스펙트로그램의 호는 전극/전해질 계면에서 전하 이동층 저항을 반영합니다. 더 작은 아크는 더 낮은 저항을 나타내며 이는 더 높은 전하 이동 효율을 나타냅니다[27]. ZnO/Fe₃의 아크 반경 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매는 ZnO 및 g-C₃보다 작음 N₄ , 이는 ZnO/Fe₃의 전하 이동층 저항을 나타냅니다. O₄ /g-C₃ N₄ -50% 인터페이스가 가장 작았습니다. 따라서 광유도 전자-정공 쌍이 가장 높은 분리 및 전달 효율을 나타내어 광촉매 활성을 향상시켰다. 이 결과는 광전류 결과와 일치합니다.

자성체

ZnO, Fe₃의 히스테리시스 루프 O₄ 및 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%는 그림 8에 나와 있습니다. 결과는 순수한 ZnO가 비자성이며 순수한 Fe₃임을 나타냅니다. O₄ 가장 강한 포화 자화 및 ZnO/Fe₃의 포화 자화를 나타냄 O₄ /g-C₃ N₄ -50%는 순수 Fe₃보다 낮았습니다. O₄ , 이는 비자성 물질, 즉 ZnO 및 g-C₃의 존재로 인한 것입니다. N₄ . ZnO/Fe₃의 히스테리시스 루프에서 히스테리시스, 잔류성 및 보자력이 관찰되지 않았습니다. O₄ /g-C₃ N₄ -50%. 따라서 샘플은 초상자성입니다. 또한, 복합 광촉매의 포화 자화는 그림 8(삽입)과 같이 외부 자기장을 사용하여 용액에서 분리하기에 충분하여 광촉매 회수를 촉진하고 재활용성을 높였습니다.

ZnO 및 ZnO/Fe₃의 자기 히스테리시스 곡선 O₄ /g-C₃ N₄ 실온에서 -50% 스펙트럼

광촉매 속성

다른 광촉매에 대한 MO의 분해는 그림 9a에 나와 있습니다. 순수한 ZnO는 ZnO의 넓은 밴드갭이 자외선에만 반응할 수 있다는 점을 감안할 때 가시광선 조사에서 메틸 오렌지를 약간 저하시켰다. 순수 g-C₃의 분해 효율 N₄ methyl 오렌지의 경우 가시광선에 대한 반응에도 불구하고 높은 광전자-정공 쌍 재결합 속도로 인해 그리 높지 않아 g-C₃의 낮은 광촉매 활성을 초래했습니다. N₄ . ZnO/Fe₃에서 MO의 광분해 효율 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매는 다음 세 가지 이유로 인해 다른 촉매보다 높았다. 첫째, UV-Vis 스펙트럼은 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매는 가장 강한 가시광 응답 강도와 넓은 가시광 흡수 범위를 나타냅니다. 둘째, PL 및 전기화학적 결과는 ZnO/Fe₃의 전자-정공 쌍 재결합 속도가 O₄ /g-C₃ N₄ -50%가 가장 낮았습니다. 셋째, 전기화학적 결과는 ZnO/Fe₃의 광전자 전달 속도가 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 광촉매는 단일 광촉매에 비해 가장 빠릅니다.

광촉매 분해 효율(a ) 및 운동 곡선(b ) 가시광선 조사 하에서 다른 광촉매에 대한 MO의 (데이터의 상대 오차는 5% 미만)

또한, 광촉매에서 MO의 분해 동역학도 평가되었습니다(그림 9b). 그 결과 다양한 광촉매에서 MO의 분해 역학이 1차 동역학 모델을 따랐으며 모든 분해 속도 상수는 표 2에 나와 있습니다. ZnO/Fe3의 겉보기 속도 상수 O₄ /g-C₃ N₄ -50%가 가장 높음(0.02430 min ⁻¹ ) ), g-C₃의 분해율보다 높았다. N₄ /Fe₃ O₄ /TiO₂ 및 TiO₂ /biochar 복합 촉매 [28, 29]. 또한 ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%는 g-C₃에 비해 더 높은 광촉매 속도를 나타냈습니다. N₄ /Fe₃ O₄ MO의 분해에 대한 /AgI(0.0016 min ⁻¹ ) [10].

ZnO/Fe의 안정성₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% 합성 광촉매

또한 광촉매의 안정성은 대규모 기술 적용과 관련하여 중요한 요소입니다. ZnO/Fe₃의 안정성 평가 O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매, 가시광선 조사 하에서 MO 분해를 위한 광촉매에 대한 재활용 실험을 수행하였다. 광촉매는 마그네틱 디캔테이션으로 회수한 후 증류수와 에탄올로 세척하였다. 그 후 80 °C의 오븐에서 건조하였다. 샘플은 후속 분해에 재사용되었으며 결과는 그림 10a에 나와 있습니다. 복합 광촉매는 매우 높은 광촉매 활성과 ZnO/Fe₃ 상의 MO 제거율을 유지했습니다. O₄ /g-C₃ N₄ -50% 복합 광촉매는 5 주기 후 95.3%였습니다. In addition, there was a slight decrease in the amount of photocatalysts during the cycle processes. Therefore, the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% composite photocatalyst exhibited high stability under visible light irradiation. To further evaluate the stability of the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%, samples were collected after 5 cycles for XRD testing and compared with the XRD pattern of the sample before cycling. The results are presented in Fig. 10b. No significant changes were observed in the structure of the photocatalyst before and after use, which indicates that the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% photocatalyst was highly stable.

The recycling degradation efficiency (a ) and XRD patterns of before and after degradation (b ) of ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% for MO under visible light irradiation

Degradation of Monoazo Dyes on ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%

For the evaluation of the photocatalytic degradation behavior of different monoazo dyes, the degradation of MO, AYR, and OG over ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ is presented in Fig. 11. The plots of the absorbance with respect to the wavelength for the MO, AYR, and OG degradations over ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% at various irradiation times are presented in Figs. 11a–c. The maximum absorption wavelength of MO, AYR, and OG before and after degradation were 466 nm, 372 nm, and 475 nm, respectively. With the gradual extension of the illumination time to 150 min, the intensity of the absorption peak gradually decreased, implying the gradual mineralization of MO, AYR, and OG. Furthermore, under visible-light irradiation for 150 min, the degradation efficiencies of MO, AYR, and OG were 97.87%, 98.05%, and 83.35%, respectively (Fig. 11d). There are two possible reasons for this phenomenon. First, as can be seen in Fig. 11d, the adsorption efficiency of OG on the photocatalyst was the lowest. The lower adsorption efficiency of OG can be explained by the steric limit of a large aromatic molecule, which reduced the number of OG molecules adsorbed on the photocatalyst. The lower adsorption efficiency of the azo dye therefore resulted in a small amount of molecules concentrated on the active site of the photocatalyst, which decreased the degradation efficiency of the azo dye [30]. Second, AYR has a high degradation efficiency, which is related to the presence of a carboxyl group that can react with H ⁺ in a light Kolbe reaction. However, the lower degradation efficiency of OG and MO could be due to the presence of a withdrawing SO₃ ^- group, and the increasing number of sulfonic acid groups could inhibit degradation of the dye [31]. The properties of the three dyes are listed in Table 1. The molecular weight and number of sulfonic acid was in the following order:AYR 3 O₄ /g-C₃ N₄ -50% was the lowest.

UV-vis spectra of a MO, b AYR, and c OG at different irradiation times, and d degradation efficiency curves of different dyes in the presence of ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50%

It is necessary to investigate the relationship between the molecular weight of the azo dye and its degradation efficiency. Figure 12 reveals that the molecular weight of azo dye had a good negative correlation with the degradation efficiency (R ² =0.9776). Moreover, a molecular weight of the azo dye would result in a low degradation efficiency. The results are consistent with those presented above.

Correlation between molecular weight of azo dye and degradation efficiency

Mechanism for Photocatalytic Degradation

To further investigate the mechanism of the photocatalyst for the degradation of MO under visible light irradiation, radical, electron, and hole scavenging experiments were conducted to detect the main active species in the photocatalytic process. Moreover, ·OH, ·O₂ ^- , h ⁺ , and e ⁻ were eliminated using tert-butanol (t -BuOH), p-benzoquinone (p -BQ), ammonium oxalate (AO), and K₂ S₂ O₈ , 각각. The degradation efficiencies of MO on the photocatalyst in the presence the scavengers are presented in Fig. 13. The removal rate of MO was significantly reduced after the addition of t -BuOH and p -BQ. Conversely, the removal efficiency of MO was not significantly reduced in the presence of AO and K₂ S₂ O₈ . Therefore, the active species that play a critical roles during the photocatalytic degradation of MO over the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% photocatalyst are ·OH and ·O₂ ^-

The degradation efficiencies of monazo dyes over ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% in the presence of various scavengers

Based on the relevant literature and experimental results (including the physicochemical properties, photocatalytic performance, and detected active components), a possible photocatalytic mechanism of the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% nanocomposites prepared under visible light irradiation is proposed. It is common knowledge that ZnO and g-C₃ N₄ are typical n-type semiconductors. Therefore, an n–n heterojunction is formed at the interface between the g-C₃ N₄ and ZnO nanoparticles. The ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% can be excited to generate electrons and holes under visible light irradiation. The excited electrons are then transferred from the CB of the g-C₃ N₄ to the CB of the ZnO. The improvement of the photocatalytic performance of the composite photocatalyst is mainly due to the effective separation of photogenerated electrons and holes at the heterojunction interface [32]. Given that the CB edge potential of g-C₃ N₄ is more negative than that of ZnO, the excited electrons in g-C₃ N₄ are transferred to the CB of ZnO, and the holes are retained in the valence band (VB) of g-C₃ N₄ [33, 34]. In contrast, ZnO holes are injected into the holes of g-C₃ N₄ . Therefore, an internal electrostatic potential is formed in the space charge region, which promotes the separation of the photogenerated carriers. The charge transfer to the surface of the compound semiconductor reacts with water and dissolved oxygen to produce ·OH and ·O₂ ^- , or it reacts directly with MO. From Fig. 13, it can be seen that ·OH and ·O₂ ^- play a vital role in the degradation of MO on composite photocatalysts. Therefore, possible photocatalytic mechanisms are presented below:

Based on the above discussion, it was concluded that the photocatalytic activity of the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% nanocomposite semiconductor was significantly improved. This was because of the following two reasons:(1) heterostructure between g-C₃ N₄ and ZnO improved the light absorption properties, and (2) the synergistic effect of the internal electric field and the matched band structure of g-C₃ N₄ and ZnO increased the separation rate of photogenerated carriers (Fig. 14).

Mechanism for photocatalytic degradation of monazo dyes on the ZnO/Fe₃ O₄ /g-C₃ N₄ -50% photocatalyst