Wireless pulsed nanophotoelectrochemical cell for the ultrafast degradation of organic pollutants
Serrà, Albert (Universitat de Barcelona. Departament de Ciència de Materials i Química Física)
Gomez, Elvira (Universitat de Barcelona. Institute of Nanoscience and Nanotechnology)
Al Hoda Al Bast, Nour (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Zhang, Yue (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Duque, Marcos (Institut de Microelectrònica de Barcelona)
Esplandiu Egido, Maria José (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Esteve, Jaume (Institut de Microelectrònica de Barcelona)
Nogués, Josep (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Sepúlveda, Borja (Institut de Microelectrònica de Barcelona)

Data:	2024
Resum:	An urgent demand exists for advanced-technologies to efficiently remove persistent organic pollutants from water, while minimizing energy consumption. Here, we introduce an innovative wireless nanophotoelectrochemical (nPEC) cell using pulsed light for the ultrafast degradation/mineralization of organic pollutants. The nPEC cell comprises a nanostructured Si-pn photodiode that monolithically integrates: (i) a Si-n/Au nanowire-based-photocathode for effective light absorption and photovoltage generation, and (ii) a Si-p/mesoporous-NiPt photoanode serving as catalyst to wirelessly amplify the sulfate radical production by low-intensity light without any bias voltage. The efficacy of the nPEC cell was shown by ultrafast degradation (>99 %) and mineralization (>98 %) of three emerging pollutants (tetracycline, levofloxacin and anatoxin-A). Notably, reaction kinetics were boosted by more than one order of magnitude when exposed to light intensities ca. 5-fold lower than sunlight. Remarkably, pulsed light beams in the 100-500 Hz range provided an additional enhancement in the degradation/mineralization efficiencies, reducing energy-input by half, while enhancing the catalyst's oxidation state and durability.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2020-115663GB-C32 Agencia Estatal de Investigación PCI2019-111896-2 Agencia Estatal de Investigación PID2021-124568NB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2022-138588OB-C31 Agencia Estatal de Investigación PID2022-138588OB-C32 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00651 Agencia Estatal de Investigación CEX2021-001214-S
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Nanophotoelectrochemical cell, wireless ; Heterogeneous catalysis ; Water decontamination ; Advanced oxidation process ; Peroxymonosulfate ; Antibiotics ; Biotoxins
Publicat a:	Chemical engineering journal (1996), Vol. 487 (May 2024) , art. 150663, ISSN 1873-3212

DOI: 10.1016/j.cej.2024.150663

12 p, 3.6 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats