J 2025

Fast plasma nanomodification of graphitic carbon nitride by amide and carboxyl groups for enhanced sulfamethoxazole degradation in wastewater: detailed experimental and DFT study

ZAŽÍMAL, František; Shalu ATRI; Dušan PLAŠIENKA; Lukáš VRÁNA; Aleš STÝSKALÍK et al.

Základní údaje

Originální název

Fast plasma nanomodification of graphitic carbon nitride by amide and carboxyl groups for enhanced sulfamethoxazole degradation in wastewater: detailed experimental and DFT study

Autoři

ZAŽÍMAL, František; Shalu ATRI; Dušan PLAŠIENKA; Lukáš VRÁNA; Aleš STÝSKALÍK; Aleš VLK; Maria ČAPLOVIČOVÁ; Mojmír ŠOB; Olivier MONFORT a Tomáš HOMOLA

Vydání

Journal of Materials Chemistry A, Royal Society of Chemistry, 2025, 2050-7488

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

20506 Coating and films

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 9.500 v roce 2024

Označené pro přenos do RIV

Ano

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

G-C3N4; DIFFRACTION; SPECTROSCOPY; ACTIVATION; STRATEGY; OXYGEN

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 9. 7. 2025 14:10, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

In this study, we developed an efficient plasma nanomodification strategy of graphitic carbon nitride (gCN) prepared from melamine (M-gCN) and 3-amino-1,2,4-triazole (3AT-gCN). For the first time, we report the surface functionalization of gCN by amide (CONH2) groups formed simultaneously with carboxyl (COOH) groups and amine (NH2) groups. The plasma treatment was performed using a large-area surface low-temperature plasma generated in the open air, proving to be a non-destructive, rapid (4 minutes), and environmentally friendly approach for enhancing the photocatalytic efficacy of gCN. To comprehensively examine the effect of nanomodification, we conducted deep X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis complemented by Density Functional Theory (DFT) simulations. The surface functionalization has profound impact on the electronic properties of plasma-treated samples (M-gCN-PT and 3AT-gCN-PT) as demonstrated by valence band XPS spectra. The plasma nanomodification led to pronounced separation and migration of photogenerated charge carriers. These findings have been supported by the efficient degradation of sulfamethoxazole (SMX), both with and without the presence of peroxymonosulfate (PMS), showcasing significant SMX removal of 88% (M-gCN-PT) and 76% (3AT-gCN-PT) after 2 h in pure water or 83% (M-gCN-PT) and 71% (3AT-gCN-PT) after 12 h in effluents from a municipal wastewater treatment plant (WWTP) in Bratislava.

Návaznosti

EF18_046/0015974, projekt VaV
Název: Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii
GA23-06843S, projekt VaV
Název: Pokročilé tenkovrstvé fotokatalyzátory na bázi grafitického karbon nitridu
Investor: Grantová agentura ČR, Pokročilé tenkovrstvé fotokatalyzátory na bázi grafitického karbon nitridu
90239, velká výzkumná infrastruktura
Název: CEPLANT II
90242, velká výzkumná infrastruktura
Název: CIISB III
90251, velká výzkumná infrastruktura
Název: CzechNanoLab II
90254, velká výzkumná infrastruktura
Název: e-INFRA CZ II