Synthesis of graphitic carbon nitride nanocomposites as stable and highly efficient photocatalysts / By Mohamed Taha Mohamed Hasanin ; approved by the following Assoc. Prof. Yasser Attia Attia, Assoc. Prof. Shymaa Samir Mohamed Medany

Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 110-129.

In this study, it has been reported that the polymeric graphitic
carbon nitride (g-C3N4) was modified by anchoring Ag/AgBr to improve
its charge separation efficiency. When compared to g-C3N4 nanosheets and
Ag/AgBr nanoparticles (NPs), the photo-responsive Ag/AgBr/g-C3N4
nanocomposites (NCs) demonstrated superior catalytic activity for the
production of hydrogen. According to estimates, the NCs generated
hydrogen at rates that were 3.05 and 15.88 times faster than those of the
NPs and g-C3N4, respectively. Through a catalytic hydrogen transfer
(CHT) approach using aqueous ethanol (EtOH: H2O, 1:1) as a solvent and
at room temperature, under visible light irradiation, and under atmospheric
pressure without the addition of molecular hydrogen gas, a novel method
for the reduction of D-glucose to D-sorbitol using Ag/Ag/Br/g-C3N4
photonanocatalyst was investigated. The highly selective conversion of
glucose onto sorbitol (89 percent) was found to be achieved by using 100
ppm of the tilting catalyst in the presence of 10 percent NaHSO3 (NaHSO3:
catalyst, 1:10, w/w) after 8 hours of visible light irradiation. The evaluation
of the catalyst recycling has produced evidence that the catalyst's activity
persisted after the fourth usage. In comparison to the previously researched
methods in this field, this protocol is primarily seen as a green approach
for the high-yielding manufacture of sorbitol under mild conditions.
Another nanocomposite 3D heterostructure of Ni/NiO microflower
decorated graphitic carbon nitride with different ratios were designed and
synthesized via hydrothermal method and evaluate their efficient
electrocatalytic activity toward urea electrochemical
VII
oxidation (UEO). By using XRD, TEM, SEM, and EDX techniques, the chemical
structure and morphology of the produced electrocatalysts are verified. Using
cyclic voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance
spectroscopy, the produced materials' catalytic activity is assessed and
investigated toward UEO as a function of current density and compared with
various Ni-based catalysts in NaOH solution (EIS). The anodic current density of
NiO microflower reached 3.39 mA cm-2, and its onset potential of urea oxidation
peak is 0.31 V (vs. Ag/ AgCl) meanwhile, oxidation current density of Ni/NiO/g-
C3N4 is 5.54 mAcm-2 with onset potential 0.30 V (vs. Ag/AgCl). Electrochemical
impedance spectroscopy is used to determine the charge transfer resistance of the
modified surfaces under different conditions (such as urea content, electrolyte
concentration, and oxidation potential) (EIS)

اظهرت تلك الدراسة تحسين الفاعلية الحفزية لصفائح الكربون الجرافيتي عن طريق التراكب والتحميل مع مادة ال Ag/AgBr وذلك عن طريق تحسين فصل الشحنات الناتجة. كما أظهر متراكب صفائح الكربون الجرافيتي مع Ag/AgBr فاعلية حفزية اعلي لانتاج الهيدروجين بالمقارنة بصفائح الكربون الجرافيتي وماده Ag/AgBr عند استخدامهم كلا علي حدي. وفقًا للنتائح، أنتج المتراكب غاز الهيدروجين بمعدلات كانت 3.05 و 15.88 مرة أسرع من تلك الخاصة بـ Ag/ABr و g-C3N4 ، على التوالي. من خلال تقنية نقل الهيدروجين التحفيزي (CHT) باستخدام الإيثانول المائي (ماء: كحول ايثيلي بنسبة 1:1) كمذيب وفي درجة حرارة الغرفة ، تحت إشعاع الضوء المرئي ، وتحت الضغط الجوي دون إضافة غاز الهيدروجين الجزيئي ، تم دراسة أختزال الجلكوز الي سوربيتول باستخدام المتراكب الحفزي. تم تحقيق التحويل الانتقائي للجلوكوز إلى سوربيتول بنسبة (89 بالمائة) باستخدام 100 جزء في المليون من المتراكب الحفاز في وجود 10 بالمائة من مادة بيكبريتيت الصوديوم بالنسبة لوزن المتراكب الحفزي بعد 8 ساعات التعرض للضوء المرئي. أنتج تقييم إعادة تدوير المحفز دليلًا على أن نشاط المحفز استمر بعد الاستخدام الرابع. مقارنة بالابحاث السابقة في هذا المجال ، يعد هذا البروتوكول على كونه نهج صديق للبيئة لتصنيع السوربيتول خلال ظروف معتدلة. كما تم تصميم وتركيب متراكب غير متجانس أخر ثلاثي الأبعاد من نيتريد الكربون الجرافيتي بنسب مختلفة مع متراكب المكون من النيكل/ أكسيد النيكل من خلال الطريقة الحرارية المائية وتقييم نشاطها التحفيزي الكهربي تجاه الاكسدة الكهروكيميائية لليوريا (UEO).تم توصيف التركيب الكيميائي والشكل الفراغي للمحفزات الكهربائية المنتجة باستخدام تقنيات XRD و TEM و SEM و EDX. باستخدام قياس الفولتميتر الدوري ، وقياس الاختلاط الزمني ، والتحليل الطيفي لعزل الكهروكيميائي ، يتم تقييم النشاط التحفيزي للمواد المحضرة و فاعليتها UEO كدالة في كثافة االتيار ومقارنتها بالعديد من المحفزات المعتمدة على Ni في محلول الصودا الكاوية (EIS). وصلت كثافة تيار الأنودي لماده NiO الدقيقة ذات الشكل الوردي إلى 3.39 مللي أمبير سم -2 ، وإمكانية بداية ذروة أكسدة اليوريا 0.31 فولت (مقابل Ag / AgCl) في الوقت نفسه ، كثافة تيار الأكسدة لـ Ni / NiO / g-C3N4 هي 5.54 مللي أمبير / سم -2 مع احتمال البداية 0.30 فولت (مقابل Ag / AgCl). كما تم أستخدام التحليل الطيفي للعزل الكهروكيميائي لتحديد مقاومة نقل الشحنة للأسطح المعدلة في ظل ظروف مختلفة (مثل محتوى اليوريا وتركيز الإلكتروليت وإمكانية الأكسدة).

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.