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Silva MCR, Castro-Lopes S, Jerônimo AG, Barbosa R, Lins A, Trigueiro P, Viana BC, Araujo FP, Osajima JA, Peña-Garcia RR. Green Synthesis of Er-Doped ZnO Nanoparticles: An Investigation on the Methylene Blue, Eosin, and Ibuprofen Removal by Photodegradation. Molecules 2024; 29:391. [PMID: 38257303 PMCID: PMC10818354 DOI: 10.3390/molecules29020391] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/10/2023] [Revised: 12/27/2023] [Accepted: 01/08/2024] [Indexed: 01/24/2024] Open
Abstract
We present a study on the green synthesis of undoped and Er-doped ZnO compounds using Mangifera indica gum (MI). A set of tests were conducted to assess the structure of the material. The tests included X-ray diffraction, Raman, and Fourier-transform infrared spectroscopy. Optical properties were studied using diffuse reflectance and photoluminescence. Morphological and textural investigations were done using SEM images and N2 adsorption/desorption. Furthermore, photocatalytic tests were performed with methylene blue (MB), yellow eosin (EY), and the pharmaceutical drug ibuprofen (IBU) under UV irradiation. The study demonstrated that replacing the stabilizing agent with Mangifera indica gum is an effective method for obtaining ZnO nanoparticles. Additionally, the energy gap of the nanoparticles exhibits a slight reduction in value. Photoluminescence studies showed the presence of zinc vacancies and other defects in both samples. In the photocatalytic test, the sample containing Er3+ exhibited a degradation of 99.7% for methylene blue, 81.2% for yellow eosin, and 52.3% for ibuprofen over 120 min. In the presence of methyl alcohol, the degradation of MB and EY dyes is 16.7% and 55.7%, respectively. This suggests that hydroxyl radicals are responsible for the direct degradation of both dyes. In addition, after the second reuse, the degradation rate for MB was 94.08%, and for EY, it was 82.35%. For the third reuse, the degradation rate for MB was 97.15%, and for EY, it was 17%. These results indicate the significant potential of the new semiconductor in environmental remediation applications from an ecological synthesis.
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Affiliation(s)
- Marília C. R. Silva
- Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Universidade Federal do Piauí, Teresina 64049-550, PI, Brazil; (M.C.R.S.); (B.C.V.); (F.P.A.); (J.A.O.)
| | - Samuel Castro-Lopes
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
| | - Aimée G. Jerônimo
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
| | - Ricardo Barbosa
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
| | - Alexsandro Lins
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
| | - Pollyana Trigueiro
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
| | - Bartolomeu C. Viana
- Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Universidade Federal do Piauí, Teresina 64049-550, PI, Brazil; (M.C.R.S.); (B.C.V.); (F.P.A.); (J.A.O.)
| | - Francisca P. Araujo
- Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Universidade Federal do Piauí, Teresina 64049-550, PI, Brazil; (M.C.R.S.); (B.C.V.); (F.P.A.); (J.A.O.)
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
| | - Josy A. Osajima
- Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Universidade Federal do Piauí, Teresina 64049-550, PI, Brazil; (M.C.R.S.); (B.C.V.); (F.P.A.); (J.A.O.)
| | - Ramón R. Peña-Garcia
- Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Universidade Federal do Piauí, Teresina 64049-550, PI, Brazil; (M.C.R.S.); (B.C.V.); (F.P.A.); (J.A.O.)
- Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho 52171-900, PE, Brazil; (S.C.-L.); (A.G.J.); (R.B.); (A.L.); (P.T.)
- Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco, Recife 50670-901, PE, Brazil
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