코발트 도핑 질화붕소 나노시트: 섬유 폐수 오염물질 신속·친환경 제거

초록

전이 금속 도핑 2차원 층상 물질은 수처리 중 향상된 자화와 개선된 촉매 안정성 보여 여러 산업 분야 잠재적 환경 응용 가집니다. 본 연구에서는 코발트(Co) 도핑 질화붕소 나노시트(BN-NS) 이러한 응용 위해 탐구했습니다. 화학적 박리 공정으로 BN-NS 박리, 수열법으로 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) Co 도펀트 도입. X선 회절(XRD) 연구서 도핑 후 결정성 향상, 합성 물질 육각상 형성 확인. 선택 영역 전자 회절(SAED) 결정성 향상 확인, XRD 결과 뒷받침. 층간 간격 고분해능 투과 전자 현미경(HR-TEM) 가탄 디지털 마이크로그래프 소프트웨어 장착 평가. 조성, 작용기 분석 에너지 분산 X선(EDS), 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법 수행. 전계 방사 주사 전자 현미경(FE-SEM), HR-TEM 제조 시료 표면 형태 탐구. 라만 분석으로 시료 결합 모드 식별. UV-vis 분광법으로 광학 특성 검토. 광발광 스펙트럼 획득해 엑시톤 분리, 재결합 추정. 자기 특성 VSM 측정 획득 이력 루프로 연구. 메틸렌 블루 염료 제조 숙주, 도핑 나노시트 촉매로 분해, 250~800nm 흡수 스펙트럼 조사. 본 연구 실험 결과 Co 도핑 BN-NS 향상된 자기 특성 보이며 산업 폐수 유출 염료 분해 촉매 사용 가능함 나타냄.

서론

최근 붕소 질화물(BN), 그래핀, 이황화 텅스텐(WS₂), 이황화 몰리브덴(MoS₂)과 유사한 유망한 2차원 층상 물질로 상당한 주목 받아옴. 붕소 질화물 일반적으로 가장 안정적 결정학적 형태, 즉 육방정계 붕소 질화물(h-BN) 존재. 입방정계 붕소 질화물(c-BN, 다이아몬드 구조 유사), 능면체 붕소 질화물(r-BN), 비정질 상도 존재[1]. h-BN 층간 간격 3.30~3.34Å, 흑연 3.33~3.35Å 간격 보임. 게다가 h-BN ~5.9eV 밴드갭 갖는 좋은 절연체[2, 3]. h-BN 결정 구조 그래핀 닮아 "백색 그래핀"이라 불리며 그래핀 "쌍둥이 물질" 지정[2, 4]. 흥미롭게도 붕소, 질소 원자 공유 결합 꿀벌집 패턴 배열[2, 4]. 또한 h-BN 우수한 물리, 화학, 열, 전기, 광학, 유전 특성 제공해 다양한 응용 매력적[5-7].

BN 절연 특성 밴드갭 튜닝, 구조적 특성 통해 변경 연구 수행[3, 8]. 붕소 질화물 나노시트(BN-NS) 2004년 자연 상태 불가로 벌크 물질 박리해 최초 제조[9]. 현재까지 화학적 박리[9], 볼 밀링[10], 전자빔 조사[11], 화학 기상 기술[12] 등 다양한 나노시트 제조 방법 채택. 기타 다양한 박리 경로 문헌 기술[13-15].

BN-NS 잠재 응용 광전자 소자, 열관리 소자 포함. 특히 폐수 처리 광촉매, 촉매용 특히 적합[3, 16, 17]. 물 지구상 인류 포함 모든 생물 종 생존, 발전에 필수적 역할. 모든 계절 적절한 양질 물 공급 지역 환경, 경제 성장에 주요 영향[18, 19]. 게다가 전세계 식품 산업 깨끗한 물 안정적 공급에 크게 의존[20]. 순수 담수 가용성 인구 고성장률 등 많은 요인 영향. 약 27억 명 다수 국가 깨끗한 물 부족 직면 추정[18, 21].

문헌에 따르면 콩고 레드, 마르티우스 옐로, 메틸 오렌지, 메틸 레드, 메틸 블루 등 다수 염료 가죽, 건설, 종이, 금속 제조, 인쇄 등 다양한 산업 분야 사용[22-24]. 이 염료 사용으로 유해 금속 이온(Pb, Cr, Hg, Cu 등) 생성, 인간 수생 생물 유해 영향. 미처리 염료, 독성 금속 이온 노출 빈혈, 암, 뇌병증, 면역 체계 약화 등 심각한 질환 초래[20, 25]. 게다가 과다 천연 유기물 독성 수준 증가, 정수 시스템 악영향[26].

염분, 기타 미량 불순물 널리 이용 가능 기술로 물 제거 가능하나, 유해 염료, 독성 금속 이온 제거 더 어려움. 광촉매[16], 자기 보조[27], 유분 제거[28], 여과, 응집[29] 등 다양한 경로 이들 오염물질 정수 위해 이용. 이 중 촉매는 환경 친화적, 비용 효율적, 에너지 효율적이라 중요한 위치 차지. 게다가 BN-NS 높은 비표면적, 우수한 화학적 물리적 특성 폐수 처리 촉매 사용 적합[17].

본 연구에서 합성 시료 자기 특성 폐수 처리 공정 잠재적 영향으로 추가 조사. 관례적으로 3d 또는 4f 껍질 전자 포함 전이 금속 자성 기원. 문헌에 따르면 s, p 오비탈 전자 포함 금속 자유 경량 원소서도 자발 자화 관측[30, 31]. 게다가 희박 자기 반도체 또는 산화물(DMS(O)s) 강자성 기원 치열 논쟁[32, 33]. 이론 분석 그래핀 기반(2D) 나노물질, 특히 h-BN 주기적 결함 자기 정렬(강자성, 페리자성, 반강자성) 유도[34]. 게다가 h-BN 결함 반자성 행동 강자성 쪽으로 유리하게 변경[35]. 전이 금속(Ni, Fe, Cu, Zn, Co) 만족스러운 자기 특성 보여 BN 나노시트 이들 종 도핑 유망 결과 예상. 따라서 h-BN 코발트(Co) 도핑으로 외적 결함 발생, 고유 결함과 함께 자기 특성 향상 기여[36].

본 연구에서 간단한 수열 기술로 촉매 활성, 자기 행동 향상된 Co 도핑 BN 나노시트 제조. 도핑 효과 BN-NS 구조적, 형태적, 광학적, 자기 특성 평가로 조사.

방법

본 연구 수열법으로 h-BN 나노시트 다양한 농도 Co 합성해 섬유수 유기 오염물질 제거, 자기 행동 목표.

재료

벌크 BN 분말(98%), 디메틸포름아마이드(DMF), 메틸렌 블루(MB), 붕소수소화나트륨(NaBH₄) Sigma-Aldrich Co.(독일) 구입. 코발트(II) 질산염 육수화물(CoH₁₂N₂O₁₂)(98%) VWR chemicals(영국) 구입. 본 연구 획득 모든 화학물질 추가 정제 없이 사용.

Co 도핑 BN 박리 및 합성

화학적 박리법 BN-NS 합성 사용. 먼저 5g 벌크 BN 분말 200mL DMF 녹여 20분 교반해 스톡 용액 제조. 이어 12시간 강렬 초음파 처리. 초음파 후 스톡 용액서 뜬 BN 시트 수집. 도핑 수열법으로 수행. 코발트(II) 질산염 육수화물 Co 도펀트 사용. 다양한 코발트(II) 질산염 육수화물 중량비(2.5, 5, 7.5, 10wt%) 수집된 BN 나노시트 도핑. 이후 선택된 BN-NS, 코발트(II) 질산염 육수화물 다양한 비율(1:0.25, 1:0.05, 1:0.075, 1:0.1) 탈수수 100mL 15분 연속 교반 분산. 현탁액 스테인리스 오토클레이브 부어 200°C 진공 오븐 10시간 유지(그림 1 개략도). 오토클레이브 오븐서 꺼내 실온 냉각. 전구체 핫플레이트 100~120°C 건조.

Co 도핑 BN-NS 박리 및 합성 개략도

촉매 활성

순수, Co 도핑 BN-NS 촉매 활성 염료 분해 정도 결정 위해 측정. 환원제 역할 NaBH₄ 수용액 내 MB 분해 모니터링으로 수행. MB, NaBH₄ 실험 데이터 무결성 위해 신선 제조. 관례적으로 MB 분석 화학 산화환원 지표 가장 흔히 사용 촉매 활성 조절 염료 분해 시험. 추가 MB 산화형 청색, 환원시 중성 나타남[37]. 두 촉매 실험 수행: 첫째 500μL NaBH₄, 2mg 촉매, 둘째 1000μL NaBH₄, 4mg 촉매. 일반적으로 실험 사용 촉매 농도 화학 반응 영향 가장 중요한 인자. 촉매 반응 활성화 에너지(E_a) 낮춰 안정성, 반응 속도 향상. MB 주로 환경 위험 독성 염료. NaBH₄ 무독성 무색 종 전환 가능. 그러나 NaBH₄ 존재 하 환원 공정 상대적 느림. 비도핑, Co 도핑 BN-NS 큰 비표면적, 반응성 증가 결합해 염료 환원 효율 가속. 촉매 MB, 환원제 존재 하 첨가시 흡착 발생. 또한 촉매 표면 분산 환원층 산화환원 반응으로 흡착 가속 가능. 촉매 환원 반응 BH₄⁻ 공여체(예: NaBH₄) 전자 e⁻ 수용체 MB 전달로 발생, 순수, 도핑 BN-NS 매개. E_a 감소로 반응 안정화. 촉매 활성 500 또는 1000μL NaBH₄ 10mL MB 용액 석영 셀 희석 후 평가. 이후 촉매(2 또는 4mg) 첨가 MB 분해 조사. 염료 분해 분광광도법 평가(그림 2 개략도). 추가 실온 MB 얻어진 200~800nm 흡수 스펙트럼 참조 사용. 순수, 도핑 촉매 존재 하 염료 분해 촉매 활성 향상 확인, NaBH₄ 단독 MB 분해 실패.

촉매 활성 평가용 실험 장치 개략도

물질 특성 분석

제조 시료 다양한 기술 분석. 상 구성, 결정도 PAN analytical X-pert PRO X선 회절계(XRD, Cu-Kα 방사 λ=1.5418Å, 2θ 5°~80°) 평가. 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) Perkin Elmer 분광계로 작용기 존재 확인. 발광 스펙트럼 광발광(PL) 분광계 JASCO FP-8200 분광형광계 획득. 라만 스펙트럼 532nm 다이오드 레이저 DXR 라만 현미경(Thermo scientific) 획득. 형태적 검사 전계 방사 주사 전자 현미경(FE-SEM, JSM-6460LV), 필립스 CM30, JEOL JEM 2100F 고분해능 투과 전자 현미경(HR-TEM) 수행. 광학 특성 UV-가시광-Genesys 10S 분광광도계 기록. 에너지 분산 X선 분광법(EDS) 원소 조성 추적. 자기 특성 진동 시료 자력계(VSM) 측정.

결과 및 논의

XRD 제조 시료 상, 결정 구조 분석(그림 3a). 26.8°, 41.6°, 43.52°, 50.2° 회절 피크 관찰, 각각 (002), (100), (101), (102) 면 인덱싱. 관측 반사 BN 육각상 존재 확인, JCPDS 00-034-0421 잘 일치[38, 39]. 주목할 점은 순수→도핑 시료 특성 피크 강도 증가, Co 도입으로 결정성 향상 시사. 추가 XRD 패턴 피크 높은 회절 각도 이동, 시료 내 도펀트 존재 기인[40]. 브래그 법칙(nλ=2dsinθ) 도움 계산 층간 간격 d₀₀₂ ~0.34nm, HR-TEM 결과 일치[41].

a 순수 및 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) Co 도핑 BN-NS XRD 패턴. b FTIR 스펙트럼

FTIR 대조, 도핑 나노시트 IR 지문 식별 수행(그림 3b). ~808, 1020, 1160, 1370, 1672, 3187cm⁻¹ 스펙트럼 관찰. 두 핵심 피크 808, 1370cm⁻¹ 식별, 각각 B-N-B(굽힘 진동), B-N(신축 진동) 관련 생각. 후자 피크 굽힘 진동 A_2u 모드(면외), 전자 피크 신축 진동 E_1u 모드(면내) 잘 일치[42, 43]. 추가 1020, 1160, 1672cm⁻¹ 피크 각각 C-O, B-N-O, C=O 결합 일치[44]. 3187cm⁻¹ 중심 피크 B-OH 결합 대응[45, 46].

라만 스펙트럼 구조 지문 식별 수행(그림 4a). 1370cm⁻¹ 중심 특성 라만 밴드 h-BN E_2g 활성 포논 모드 귀속, 그래핀 G 피크 상관[47]. 박리 BN-NS 550, 880cm⁻¹ 미세 피크 형광 배경 기인[48]. 문헌 고품질 단결정 h-BN E_2g 활성 포논 모드 1367cm⁻¹ 보고[40]. 본 연구 BN 층간 미약 상호작용 결과 적색 편이 E_2g 활성 포논 모드 발생. 추가 적색 편이 라만 스펙트럼 몇 층 나노시트 존재, 붕소-질소 결합(B-N) 약간 신장 유발[49, 50]. 결과적으로 B-N 결합 신장 포논 연화 기인, 선행 결과 잘 일치. 추가 원소 도핑, 적층 층 정렬, 도메인 크기, 기공도 피크 확대, 이동 유발 가능[51].

a 대조, 도핑 BN-NS 라만 스펙트럼. b PL 스펙트럼

PL 분광법 엑시톤 이동, 전자-정공 쌍 재결합 이해 위해 수행(그림 4b). 여기, 방출 파장 λ_ex=220nm, λ_em=310nm 스펙트럼 관찰. ~322~342nm 특성 밴드 불순물 준위 전자-정공 전이 대응[52, 53]. 주목할 점은 엑시톤 밴드 도핑 시 증가하나 파장 이동 안 보임. ~446nm, ~471nm 특성 피크 PL 강도 순수→도핑 시료 급증. 10wt% Co 도핑 BN-NS 최대 PL 강도 모든 시료 중 보여 최대 전자-정공 재결합 지시. 강도 도핑 농도 따라 점차 감소해 광생성 전하 분리 지시[54]. 방출 스펙트럼 여기 의존 PL 행동 드러내, 선행 보고 결과 일치[55].

UV-vis 분광법 제조 생성물 흡수 스펙트럼, 밴드갭 조사(그림 5a). 숙주 BN-NS 특성 흡수 피크 깊은 자외선 영역(DUV) ~205nm 임계값, ~5.7eV 밴드갭 지시(그림 5b). 벌크 BN 5.2~5.4eV 밴드갭 유도, 단일층 ~6.07eV 밴드갭 노출 이론 계산(예: 6.0eV) 잘 일치. 바이/다중층 경우 밴드갭 5.56~5.92eV 범위[43]. 그림 5b 광대역갭, 그림 5a DUV 발광 행동 일관, h-BN 나노시트 광자 방출, UV 레이징, DUV 검출기 다양한 응용 새로운 후보 고려 가능[56]. 추가 흡수 모서리 도핑 농도 증가(2.5~10wt%) 따라 장파장 방향 이동 적색 편이 시연(그림 5b)[57].

a 순수, Co 도핑 BN-NS UV-vis 스펙트럼. b 밴드갭 타우크 플롯

대조, 도핑 BN-NS 형태, 조성 FE-SEM 분석(그림 6a). 미세사진 얻어진 입자 매끄러운 표면, 곡선 모서리 가진 응집 나노시트 구조 가짐 지시. 그림 6b-d 코발트 덮인 BN 나노시트. 모든 시료 응집 관찰. FE-SEM 미세사진 나노시트 접힌 상태, 콤팩트 층상 구조, 비균일 형태, 측면 치수 가짐 드러냄. 나노시트 구성, 치수 벌크 BN 분말 박리 결과. 얻어진 생성물 형태 HR-TEM 분석 추가 확인. 그림 6a-d HR-TEM 미세사진 시트 형태 제조 생성물 관찰. 또한 약간 다공성 특징 가진 콤팩트 거친 표면 나노시트 관찰, 가용 흡착 부위 결과 촉매 활성 향상. 어두운 구형 반점 관찰, 도핑 성공적 도입 지시. 미세 적층, 말린 모서리 SEM 분석 그림 6a-d 기록. 실험 결과 FE-SEM, HR-TEM 분석 벌크 BN BN 나노시트 성공적 박리 가리킴.

a, a' 순수 BN-NS FE-SEM, HR-TEM 이미지. b–d (2.5, 7.5, 10wt%) 도핑 BN-NS FE-SEM. b'–d' (2.5, 7.5, 10wt%) 도핑 BN-NS HR-TEM(삽입 50nm)

순수, 도핑 시료 층간 간격 측정 IFFT(삽입 참조) 수행, HR-TEM 검사 FFT 이미지 유도 가탄 디지털 마이크로그래프 소프트웨어 통해 격자 무늬 구분. 순수, 2.5wt% 도핑 BN-NS 관측 d-간격 값 각각 0.34nm, 0.21nm로 d₀₀₂, d₁₀₀ 면 대응(그림 7a, c). 이 발견 XRD 분석, 표준 데이터 잘 일치[58]. 추가 SAED 프로필 그림 7b, d 시연, 밝은 점 회절 링 나타남. 이 회절 링 (002), (100), (101), (102) 면 기원 인덱싱, XRD 결과 잘 일치. SAED 패턴 모든 링 육방정계 BN 속함 시사, 나노시트 높은 결정성 검증[58].

a, c 숙주, 2.5wt% 도핑 BN-NS d-간격 분석. b, d 대조, 2.5wt% 도핑 BN-NS SAED 패턴

도핑 BN-NS 표면 원소 조성 EDS 분석 조사(그림 8a-d). 얻어진 미세사진 강한 붕소(B), 질소(N) 피크, 코발트(Co) 미약 신호 EDS 스펙트럼 관찰(그림 8a). Co 도핑 시료 0.5, 7keV 두 중간 피크 관찰, 도펀트 성공적 도입 확인. 추가 1keV 아래 탄소 신호 분석 시 시료 고정 탄소 탭 기인 또는 SEM-EDS 검출기 높은 배경 카운트 때문. 그렇지 않으면 시료 탄소 없음[59].

a–d 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) Co 도핑 BN-NS EDS 분석

Co 도핑 BN-NS 자기 특성 VSM 측정 이력 루프(M-H 곡선) 평가(그림 9). 그림 9 표시 그래프 시그모이드 M-H 루프 외형 Co 도핑 BN-NS 자기 모멘트 가짐 입증. 문헌 연구 순수 BN 이력률(χ≈−8.6×10⁻⁷emu/g) 반자성 행동 보임[31, 35]. 대조적으로 Co 도핑 BN-NS Co²⁺ 이온, 인가 자기장 따라 정렬 경향 비쌍극자 간 교환 상호작용 결과 실온 강자성(RT-FM) 보임. 도핑 농도 증가 따라 이력 루프 더 정밀해져 도펀트 순도, 성공적 도입 확인. Co 도핑 BN-NS 보자력, 잔류 자화, 포화 자화 자기 물질 연도, 경도 예측. Co 도핑 BN-NS 연성 자기 물질 형성 결과. 다양한 도핑 농도(2.5, 5, 7.5wt%) 잔류 자화(M_r), 포화 자화(M_s), 보자력(H_C) M-H 곡선 계산(표 1).

다양한 농도(2.5, 5, 7.5wt%) Co 도핑 BN-NS M-H 곡선

촉매 활성 순수, Co 도핑 BN-NS 촉매 작용 표현 MB 분해, UV-vis 분광광도계 모니터링 흡수 스펙트럼 조사. 그림 10a-h 500μL NaBH₄, 2mg 촉매 사용 촉매 활성 결과. 그림 10a NaBH₄ MB 성공적 분해 실패, 40분 후 8%만 분해. 순수 BN-NS NaBH₄ 존재 하 MB 도입 30분 45% 분해(그림 10b). 게다가 Co 도핑 BN-NS 분해 능력(그림 10b-e) 현저히 높음. 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) 도핑 촉매 13, 8, 3, 2분 58, 77, 90, 97% 분해 입증. 흥미롭게 10wt% 도핑 나노시트 우월 촉매 활성 보이며 2분 97% 염료 분해, (7.5, 5, 2.5wt%) 도핑 농도보다 높음, 특성 피크 강도 ~290, 665nm 관찰. 이 염료 분해 증가는 촉매 가용 흡착, 촉매 부위 향상 가능성 때문. 이 메커니즘에서 Co 3d 상태 BN-NS 가용 B, N 부위 2p 상태 잘 상호작용. 3d Co, 2p B, N 상태 간 강한 상호작용 촉매 활성 향상, 염료 신속 분해 결과, 우리 결과 유리하게 지지[60].

a NaBH₄ 시간 의존 UV-vis 스펙트럼. b 순수 BN-NS. c–f 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) Co 도핑 BN-NS. g C_t/C_o 대 시간 플롯. h 다양한 BN-NS 농도 분해율 비교

촉매 실험 1000μL NaBH₄, 4mg 촉매 반복. 촉매 농도 증가로 이전 실험 대비 반응 더 빠르게 진행. 이 관찰 문헌 잘 일치. 현재 실험 NaBH₄ 여전히 MB 분해 실패, 순수 BN-NS, 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) 도핑 촉매 27, 10, 6, 2, 1분 51, 65, 82, 95, 99% 분해, 분광광도계 평가. 촉매 활성 측정 실험 결과 그림 11a, b 도시.

a NaBH₄=1000μL, 촉매=4mg 사용 C_t/C_o 대 시간 플롯. b 다양한 농도 분해율 비교. c 10wt% Co 도핑 BN-NS 재사용성 C_t/C_o 대 시간 플롯. d 10wt% Co 도핑 BN-NS 재사용성 C_t/C_o 대 시간 플롯

비어-람베르트 법칙 따라 특정 시간 MB 농도(C_t) 초기 MB 농도(C_o) 비율 C_t/C_o 평행 흡광도 비율(A_t/A_o)로 추정 가능. 그림 10f, 11a 모든 촉매 C_t/C_o 시간 경과 묘사, 그림 10g, 11b 모든 촉매 분해율 백분율 지시. 분해율 백분율 식 (1) 평가.

$$ \mathrm{Degradation}\ \left(\%\right)=\frac{Co- Ct}{Co}\times 100 $$ (1)

또한 pH 값 염료 분해 처리 중요한 작동 변수. pH 섬유 폐수 처리, 염료 분해 기여 반응 메커니즘 중요한 역할. 분해율 백분율 pH 값 상당 정도 의존 언급 가치. 본 실험 pH 8.5 설정. 현저히 염기성 환경서 촉매 활성 염료 분해 최고 결과 보임, 실험 결과 유리하게 지지. 여러 보고 알칼리성 환경서 촉매 활성 최고 염료 분해 관측 보고[61].

안정성, 재사용성(재활용 능력) 염료 분해 사용 촉매 평가 중요한 특성. 본 연구 촉매 안정성 수행 실험 48시간 방치 평가. 48시간 후 결과 초기 수행 동일, 분해 여전히 이전 상태. 촉매 재사용성 본 연구 우수 촉매 10wt% Co 도핑 촉매 3사이클 재활용 조사. 재활용 촉매 활성 추출 스펙트럼 그림 11c, d 평가.

추가 재활용 공정 3회 전후 촉매 부하 조사. 최초, 제2 활성 미세 중량 손실 2mg, 4mg(전)→1.7mg, 3.6mg(3사이클 후) ~5% 감지 편차 고려시 검출. 이 발견 Co 도핑 BN-NS 촉매 역할 수행 시 뛰어난 안정성 가짐 지시. 마지막으로 본 연구 Co 도핑 BN-NS 산업 폐수 처리 염료 분해 향한 효율적, 뛰어난 촉매 행동 보임 시사.

결론

본 연구 붕소 질화물 나노시트(BN-NS) 벌크 BN 분말 화학적 박리 합성. 다양한 농도(2.5, 5, 7.5, 10wt%) Co 수열법 성공적 도입. 제조 순수, 도핑 BN-NS 도핑 효과 평가 위해 다양한 기술 특성 분석. XRD 패턴 순수→도핑 시료 결정성 향상, BN 육각상 존재 확인. 추가 피크 이동 도핑 성공적 도입 지시. FTIR 스펙트럼 sp² 결합 B-N 신축 진동 E_1g 모드(면내), B-N-B 굽힘 진동 A_2u 모드(면외) 일치. 라만 분광법 h-BN E_2g 활성 포논 모드 확증. 광발광 분광법 엑시톤 이동, 재결합 귀속 방출 스펙트럼 드러냄. 숙주, Co 도핑 BN-NS DUV 영역 흡수 표시, 적색 편이 밴드갭 에너지 감소 유발, 산업 폐수, 유기 오염물질 염료 분해 적합 물질 시사. FE-SEM, HR-TEM 수단 제조 생성물 시트 형태 연구. 약간 다공성 특징 가용 흡착 부위 결과 높은 촉매 활성. EDS 분석 시료 순도 보임, 나노시트 도펀트 도입 확인. Co 도핑 BN-NS 자기 행동 VSM 측정 조사, 강한 강자성 행동 보임, 순수 BN-NS 반자성 행동 대조. 현저히 이력 루프 시그모이드 외형 저농도→고농도 Co 도핑 BN-NS 더 정밀해져 연성 자기 물질 형성 가리킴. 마지막으로 순수, Co 도핑 BN-NS 염료 분해 촉매 활용. 촉매 활성 대부분 시료 효율적 결과이나 10wt% Co 도핑 촉매 1분 99% 최고 염료 분해 유의미 결과, 본 연구 새로운 촉매. 순수, 도핑 BN-NS 추출 결과 자기 특성 수정, 향상해 현대 광전자 기술 신뢰성 개선 지침 사용 가능. 마지막으로 합성 물질 안정적, 재사용 가능, 우수한 나노촉매로 기존 폐수 처리 방법 대체 잠재력 가짐.

데이터 및 재료 가용성

모든 데이터 제한 없이 완전히 이용 가능.

약어

BN-NS:

붕소 질화물 나노시트

Co:

코발트

UV-vis:

자외선-가시광 분광법

XRD:

X선 회절

DUV:

심자외 영역

FTIR:

푸리에 변환 적외선 분광법

PL:

광발광

DMF:

디메틸포름아마이드

MB:

메틸렌 블루

NaBH₄:

붕소수소화나트륨

EDS:

에너지 분산 X선 분광법

FE-SEM:

전계 방사 주사 전자 현미경

HR-TEM:

고분해능 투과 전자 현미경

JCPDS:

분말 회절 표준 합동 위원회

VSM:

진동 시료 자력계 측정