Catalyse TiO₂ et efficacité antimicrobienne améliorées par co-dopage azote et nitrure de carbone

Résumé

Des nanostructures de TiO₂ dopées à l'azote (N) et au nitrure de carbone (C₃N₄) ont été préparées par voie de co-précipitation. Une quantité fixe de N et diverses concentrations (0,1 ; 0,2 ; 0,3 % en poids) de C₃N₄ ont été dopées dans le réseau TiO₂. Par de multiples techniques, les propriétés structurales, chimiques, optiques et morphologiques ont été étudiées en profondeur. Les résultats DRX ont vérifié la présence de TiO₂ anatase ainsi que le dopage substitutionnel de N, avec une cristallinité accrue et une taille de cristallite augmentée après dopage. L'étude HR-TEM a révélé la formation de nanostructures incorporées sur la surface de nanosheets 2D de C₃N₄. La composition élémentaire par EDS a confirmé la présence des dopants. Les caractéristiques optiques par spectroscopie UV-vis ont montré un décalage vers le rouge des spectres d'absorption, réduisant l'énergie de bande interdite dans les échantillons N/C₃N₄-TiO₂. La formation de liaisons Ti-O-Ti et différentes vibrations moléculaires ont été révélées par FTIR. Les sites pièges et la migration des porteurs de charge ont été évalués par spectroscopie PL. De multiples activités catalytiques (photo, sono et photo-sono) ont évalué la performance de dégradation de colorants contre le bleu de méthylène et la ciprofloxacine. L'activité antimicrobienne a été analysée contre Escherichia coli et Staphylococcus aureus.

Introduction

Ces dernières années, chercheurs et scientifiques accordent une attention accrue à la crise énergétique et à la pollution environnementale et aquatique. Dans notre société technologique, la consommation incessante de combustibles fossiles aggrave ces problèmes. Les combustibles fossiles, source d'énergie riche, se contractent mondialement et les pays développés passent à des technologies durables et respectueuses de l'environnement. D'autre part, l'industrie textile produit des eaux usées contenant 5-15 % de colorants organiques non traités. Environ 1 × 10⁵ colorants sont utilisés globalement et 7 × 10⁵ tonnes de colorants sont générées annuellement par l'industrie textile mondiale. Le rejet de ces colorants non traités affecte non seulement les cycles de l'oxygène et de l'azote liés à la photosynthèse, mais cause aussi une grave détérioration esthétique. Ce sont des problèmes environnementaux sérieux à résoudre pour soutenir la société humaine à long terme.

Les propriétés des matériaux en vrac dépendent beaucoup de la taille et de la structure. À cet égard, les semi-conducteurs nano-structurés aux propriétés diverses sont utilisés pour applications photocatalytiques et de dégradation de colorants. Divers métaux de transition (Ti, Cu, Fe, Co) et non-métaux (N, C, S, etc.) présentent des propriétés physiques et chimiques distinctes. La combinaison de TM (dioxyde de titane) et NM (azote) exhibe des propriétés additives. La combinaison de semi-conducteurs (avec métaux et oxydes métalliques) aux arrangements de bandes appropriés possède des applications frappantes dans la production d'énergie et le traitement de l'eau. Les oxydes de terres rares comme TiO₂, CdO, CoO, ZnO, etc., sont des candidats de premier plan. Parmi eux, TiO₂ a une activité limitée dans le visible en raison de son gap de bande élevé (3,0 eV pour rutile, 3,2 eV pour anatase), faible surface spécifique et forte recombinaison électron-trous. En 1972, TiO₂ a été utilisé pour la décomposition de l'eau par lumière UV. Depuis, la photocatalyse avec semi-conducteurs a gagné beaucoup d'attention pour leurs applications potentielles comme production d'hydrogène et nettoyage environnemental. Les semi-conducteurs avec gap de bande unique (bande de valence occupée et bande de conduction inoccupée) servent de catalyseurs adaptés pour réactions photochimiques. L'accent actuel est mis sur la région visible par ajustement du gap de bande des semi-conducteurs inorganiques.

TiO₂ est un semi-conducteur aux caractéristiques proéminentes : gap de bande ajustable, voies de synthèse simples et nature écologique. Pour améliorer l'activité photocatalytique des nanostructures TiO₂, la modulation de son gap de bande a été entreprise en ajoutant de l'azote (N) pour une meilleure absorption du spectre solaire. L'azote a été ajouté via source CH₄N₂O contenant 46 % de concentration. Résultat : le gap de bande de TiO₂ variait de 3,2 à 3,06 eV (remplacement substitutionnel de N à l'oxygène) ou de 3,2 à 2,46 eV (dopage interstitiel), ce dernier étant préférable pour la lumière visible. Le dopant C₃N₄ est un matériau 2D qui résout l'obstacle de la faible surface spécifique de TiO₂ pour améliorer l'activité photocatalytique à diverses concentrations et exhibe une réponse spectrale plus large près du visible vs TiO₂ pur. De plus, C₃N₄ a un gap de bande approprié (2,7 eV) capable d'améliorer l'activité photocatalytique de TiO₂ pour la dégradation de colorants.

Les nanostructures TiO₂ peuvent aussi servir d'agents antibactériens. L'activité antibactérienne est attribuée aux espèces réactives de l'oxygène (ROS) comme radicaux hydroxyle et peroxyde d'hydrogène, induisant un stress oxydant sévère sur les souches bactériennes sous illumination. TiO₂ est donc un candidat potentiel pour agent antibactérien. Les ROS générées assurent un contact entre TiO₂ et cellules, tuant la cellule par dommages à l'ADN et membrane cellulaire, aboutissant à l'arrêt du cycle cellulaire. L'activité antimicrobienne de l'antibiotique préparé dépend aussi de la surface spécifique, morphologie, cristallinité, concentration/dosage, pH, agent de capage, et nature des microorganismes. Combiner les mérites de C₃N₄ avec TiO₂ et N, le composite préparé est important pour résoudre les problèmes de crise environnementale mondiale : polluants organiques de l'eau et contaminations microbiennes pathogènes. Peu d'études ont rapporté l'activité antibactérienne et la dégradation de différents colorants ; à notre connaissance, cette étude nouvelle rapporte l'efficacité des nanocomposites C₃N₄-dopés N/TiO₂ synthétisés par co-précipitation.

Dans ce papier, la méthode de co-précipitation a été utilisée pour synthétiser les nanostructures TiO₂ pures et dopées. Cette étude révèle la forte formation de contact entre TiO₂ et dopants (N et C₃N₄) qui augmente efficacement les activités photocatalytiques contre le bleu de méthylène et la ciprofloxacine ainsi que la propriété antibactérienne contre E. coli et S. aureus.

Détails expérimentaux

Matériaux

Urée (CH₄N₂O) (99 %) et tétrabutoxyde de titane (Ti(C₄H₉O)₄) (98 %) provenaient de Sigma-Aldrich, Allemagne ; éthanol (C₂H₅OH) (95 %) de Panreac. Le nitrure de carbone (C₃N₄) a été obtenu par pyrolyse de CH₄N₂O au laboratoire (Fig. 1a). Tous les réactifs étaient utilisés sans purification supplémentaire.

Préparation des nanostructures TiO₂

Le TiO₂ a été préparé par co-précipitation : 55 mL éthanol, 13 mL Ti(C₄H₉O)₄ et 5 mL eau déionisée (DI) mélangés et agités vigoureusement 30 min. Éthanol (~100 mL) et DI (~100 mL) ajoutés pendant 2 h à 50 °C. Le pH maintenu à ~10 avec NaOH (0,5 M). Puis centrifugation et séchage à 90 °C pendant 10 h. Recuit à 450 °C pendant 4 h pour nanostructures anatase stables (Fig. 1b).

Préparation du C₃N₄ dopé N-TiO₂

Diverses concentrations (0,1 ; 0,2 ; 0,3 % en poids) de C₃N₄ dopées dans le mélange N-TiO₂. Ti(C₄H₉O)₄ (17,45 mL), CH₄N₂O (3 g), C₂H₅OH et eau DI ajoutés sous agitation vigoureuse. Échantillons soniqués pour mélange homogène. Centrifugation à 4000 tr/min, séchage 90 °C 10 h, recuit 450 °C 4 h pour nanostructures stables. Six échantillons préparés : TiO₂, N-TiO₂ (0:1), C₃N₄ pur (1:0) et différentes concentrations C₃N₄ dans N-TiO₂ nommées 0,1:1, 0,2:1, 0,3:1.

Évaluation de l'activité photocatalytique

L'activité photocatalytique (PCA) des catalyseurs synthétisés a été évaluée en estimant le taux de dégradation d'une combinaison de deux colorants toxiques : bleu de méthylène (BM) et ciprofloxacine (CF) en solution aqueuse. Solution mère de colorants préparée en DI (10 mg/1000 mL) ; 10 mg catalyseur ajouté à 50 mL solution mère. Après agitation homogène, solution placée dans boîte scellée sous lampe mercure (Hg) (longueur d'onde 400-700 nm, puissance 400 W) à ~15 cm pour éviter surchauffe. Toutes les 20 min, 3 mL solution prélevés pour vérifier concentration de colorants par spectroscopie UV-Vis. L'efficacité de dégradation :

$$\text{Efficacité dégradation (\%)} = \frac{C_o - C_t}{C_o} \times 100$$

où C₀ et Cₜ concentrations initiale et finale au temps t = 0 et temps final t.

Test de piégeage radicalaire DPPH

L'activité de piégeage des radicaux libres de tous échantillons a été examinée par la méthode de Kibiti et Afolayan avec modifications. Diverses concentrations de TiO₂ pur, C₃N₄, et C₃N₄ dopé TiO₂ NPs (0-500 µg/mL) préparées et mélangées à volume égal de solution DPPH 0,1 mM. Mélange vortexé et incubé 30 min dans l'obscurité à température ambiante. L'acide ascorbique comme antioxydant de référence. Absorbance mesurée à 517 nm. Le % capacité de piégeage :

$$\text{Taux piégeage DPPH (\%)} = \frac{(A_0 - A_1)}{A_0} \times 100$$

où A₀ absorption du témoin (Méthanol + DPPH) et A₁ absorbance de l'échantillon.

Ségrégation et identification bactériennes

Avec spécimens de lait mastitique ovin, l'évaluation antibactérienne a été entreprise sur S. aureus et E. coli isolés après criblage initial sur gélose sang ovin (5 %) et enfin sur gélose sel mannitol (MSA) et gélose MacConkey (MCA). Protocoles coagulase, catalase et coloration de Gram utilisés pour classer les isolats (biochimiquement et morphologiquement).

Activité antimicrobienne

La procédure de diffusion en puits a été adaptée pour évaluer les effets antibactériens des N et C₃N₄ co-dopés TiO₂ en étalant 1,5 × 10⁸ CFU mL⁻¹ d'isolats bactériens purifiés sur MCA et MSA. Sur plats étalés, puits de 6 mm forés avec foreuse aseptique. Diverses dilutions des nanomatériaux dopés (500 et 1000 µg/50 µL) placées dans puits comme dosage min et max vs ciprofloxacine témoin positif (5 μg/50 μL) et DIW (50 μL) témoin négatif. La sensibilité mesurée au pied à coulisse après incubation overnight (37 °C). L'évaluation antibactérienne contemplée par ANOVA à un facteur.

Caractérisation des matériaux

Transition de phase et structure cristalline du TiO₂ binaire dopé examinées par DRX (système Bruker, Cu K-α monochromatique λ = 0,154 nm, 2θ = 10°-80°, taux 0,05°/min). Groupes fonctionnels et analyse chimique par spectromètre FTIR (PerkinElmer 3100, 4000-400 cm⁻¹, 32 scans, résolution 0,2 cm⁻¹). Étude optique par spectrophotomètre Genesys 10S (200-800 nm). Espacement inter-couches et morphologie par HR-TEM et spectromètre EDS, JSM-6460LV, HRTEM Philips CM30 et JEOL JEM 2100F. Spectroscopie photoluminescence pour transfert et recombinaison paires e⁻/h⁺ (spectrofluoromètre JASCO FP-8300).

Résultats et discussion

Pour analyser la structure cristalline, pureté de phase et taille de cristallites, DRX utilisé sur témoins et N/C₃N₄-TiO₂ dopés dans 2θ 10°-80° (Fig. 2a). Spectres montrent pics à 25,4° ; 37,8° ; 48,1° ; 53,9° ; 55,1° ; 62,7° ; 68,6° ; 70,3° ; 75,1° attribués aux plans (101), (004), (200), (105), (211), (204), (116), (220), (215) de tétragonal anatase (JCPDS 21-1272). Pour composite N-TiO₂, pas de changement significatif dans spectre DRX, dû à concentration relativement faible de N. Structure hexagonale C₃N₄ confirmée par pics à 13,2° (100) et 27,4° (002) reflétant spectre standard (JCPDS 87-1526). Pas de décalage de pics pour 0,1:1 (faible), 0,2:1 (intermédiaire), 0,3:1 (élevé), mais netteté des pics indiquant couplage réussi C₃N₄:N/TiO₂, cristallinité et qualité structurelle accrues. Espacement inter-couches TiO₂ pur (~0,352 nm) et N-TiO₂ (~0,35 nm) calculés du pic intense (101) par formule Debye-Scherer, vérifiés par HR-TEM.

Profils SAED (Diffraction électronique de zone sélectionnée) TiO₂ pur, 0:1 (N-TiO₂), 0.1:1 donnés Fig. 2b-d. Images indexées avec plans de diffraction (004), (101), (105), (116), (200), (204), (211) confirmés par DRX, montrant structure tétragonale TiO₂.

Groupes fonctionnels et compositions chimiques identifiés par FTIR (Fig. 2e). Bande absorption 400-700 cm⁻¹ correspond à vibrations d'étirement Ti-O et Ti-O-Ti, indiquant formation TiO₂. Cette bande liée aux protons d'eau physiosorbés. Bandes ~1635 et 3200-3500 cm⁻¹ : groupe hydroxyl (O-H) et eau physiquement absorbée sur TiO₂ pur. Spectre C₃N₄ : bande 1624 cm⁻¹ = étirement C-N hétérocycle ; quatre bandes 1232, 1304, 1411, 1556 cm⁻¹ = étirement C-N aromatique. Tous pics caractéristiques TiO₂ et C₃N₄ observés, validant formation nanostructure C₃N₄:N/TiO₂.

Morphologie et structure cristalline TiO₂ pur (Fig. 3a), 0:1, 1:0, 0.1:1, 0.3:1 étudiées par MET. Fig. 3b : composite N-TiO₂ avec haute énergie de surface menant à agrégation. Fig. 3c : C₃N₄, nanosheet mésoporeux (NS). Avec ajout C₃N₄, composite N-TiO₂ incorporé et bien distribué sur NS, confirmant approximativement l'enveloppement C₃N₄ (Fig. 3d). Ce contact interfacial intime nécessaire pour activité photocatalytique. Après dopage, cristallinité améliorée ; dopage élevé : NS enveloppe composite N-TiO₂, contact interfacial efficace (Fig. 3e). Image HR-TEM 0.1:1 (Fig. 3c') : espacement inter-couches 0,35 et 0,33 nm pour plans (101) et (002) de N-TiO₂ et C₃N₄, cohérent avec DRX. Espacements mesurés par logiciel Gatan (Fig. 3a'-d').

Pour vérifier le contact interfacial, cartographie EDX de C₃N₄ pur (1:0) et 0.3:1 (dopage élevé) réalisée pour inspecter distribution des composants. Fig. 4a : cinq composants (C, N, Ti, O, Na) uniformément dispersés dans échantillon dopage élevé. Sodium (Na) de NaOH pour pH ~10. Combiné HR-TEM et DRX : dans 0.3:1, N et NPs TiO₂ bien dispersés dans NS C₃N₄ enveloppant, contact intime indiqué.

Composition élémentaire par EDX pour pureté 0.3:1 et 1:0 (Fig. 4b-c). Fig. 4b : Ti pics 4,5 et 4,95 keV ; O pic 0,5 keV ; C et N pics 0,3 et 0,4 keV, confirmant incorporation réussie espèces dopantes binaires avec TiO₂ anatase.

Performance optique TiO₂ pur et dopé par UV-vis 300-550 nm. TiO₂ pic absorbance ~350 nm ; avec dopage N, léger décalage rouge dû au chevauchement orbitaux 2p O₂ et N (Fig. 5a). Augmentation absorbance spectrale avec dopage C₃N₄ dans N-TiO₂, attribuée à planarisation complète C₃N₄ (non-chevauchement orbitaux adjacents). Capacité d'absorption accrue dans UV assignée à diffusion interne et effet harmonieux de transitions π→π* et n→π* de N-TiO₂ et C₃N₄ (Fig. 5b). Pics décalés rouges par ingénierie moléculaire C₃N₄ dans composite N-TiO₂, avançant potentiellement absorption et transition porteurs de charge. Transformation Tauc pour calculer gaps de bande : TiO₂ = 3,2 eV ; diminution graduelle après ajout N et C₃N₄ à ~2,9 eV (Fig. 5c-h).

Spectres émission PL TiO₂ et composites 410-520 nm, excitation 350 nm, température ambiante (Fig. 6a). Spectres révèlent migration et efficacité recombinaison paires e⁻/h⁺. Pic caractéristique TiO₂ 455 nm = plus haute recombinaison, limitant significativement PCA. Taux recombinaison diminué par co-dopage (N et C₃N₄). Processus Shockley-Read-Hall (SRH) explique transitions gap de bande : bande de valence → sous-bande → bande de conduction. Sous-bande au bord bande de conduction facilite PCA ; pour échantillon dopage élevé, taux recombinaison plus faible = transport charge photo-généré plus élevé, améliorant PCA de 0.3:1.

Mécanisme et cinétique de réaction

Mécanisme PCA catalyseur préparé (Fig. 7) :

1. Photoexcitation : Photons énergie ≥ gap de bande (E_g) stimulent électrons bande de valence (VB) → bande de conduction (CB), générant paires e⁻-h⁺ : TiO₂ + hν → TiO₂(e⁻) + h⁺
2. Ionisation de l'eau : Trous créent radicaux OH• au contact eau : H₂O + h⁺ → OH• + H⁺. OH• agit comme agent oxydant sur surface semi-conducteur, cible molécules adsorbées, participe minéralisation.
3. Ionosorption oxygène : e⁻ photogénérés contact molécules eau → OH⁻ ; e⁻ piégés par O₂ → O₂•⁻ (radical superoxyde). Superoxyde contribue cycles oxydation et inhibe recombinaison e⁻/h⁺, maintenant TiO₂ neutre : O₂ + e⁻ → O₂•⁻
4. Protonation superoxyde : O₂•⁻ + H ⇌ HOO• ; 2HOO• → H₂O₂ + O₂ ; H₂O₂ → 2OH•. Colorant (BM, CF) + OH• → CO₂ + H₂O (intermédiaires colorant) ; Colorant + h⁺ (VB) → produits oxydation ; Colorant + e⁻ (CB) → produits réduction.

Réactions oxydation/réduction sur surface photocatalyseur photo-excité.

PCA évaluée pour dégradation BM et CF sous irradiation lumière visible replicée (Fig. 6b). Test blanc : BM et CF non dégradés sans catalyseur → stables. Fig. 6c : C₃N₄ dégrade 45 % ; activité photocatalytique accrue avec concentration C₃N₄ croissante, dégradant efficacement BM et CF. N-TiO₂ : dégradation plus élevée (58 %) vs TiO₂ (32 %) ; échantillon dopage maximal (0.3:1) : dégradation max 85 % en 80 min. Constantes vitesse apparentes (k) déterminées par pentes ln(C₀/Cₜ) vs temps. k de 0.3:1 ~2,5× plus élevé que TiO₂ pur (Fig. 6d).

PCA accrue attribuée à : (1) feuille C₃N₄ grande surface → adsorption large, sites actifs supplémentaires ; (2) incorporation N et C₃N₄ dans TiO₂ → efficacité séparation charges accrue par nouveaux niveaux énergie dans bande interdite, sites pièges pour e⁻ photo-induits, efficacité transfert e⁻ améliorée ; (3) bord de bande bien adapté : N-TiO₂ collecte e⁻ photo-induits de CB C₃N₄, améliorant séparation charges. Généralement, C₃N₄ produit paires e⁻/h⁺ sous lumière visible qui recombinent vite ; fraction minime e⁻ participe PCA. Quand TiO₂ modifié par dopants binaires → nanocomposite, e⁻ photo-générés CB C₃N₄ migrent directement vers CB N-TiO₂ (Fig. 7), car bord CB C₃N₄ plus négatif que N-TiO₂. Ces paramètres augmentent activité photocatalytique globale.

Activité sonocatalytique (SCA) mesurée par dégradation BM et CF via ultra-sonication. Même protocole PCA, échantillons toutes 20 min. Fig. 8c : C₃N₄, TiO₂, N-TiO₂ dégradent 36 %, 20 %, 27 % en 80 min ; dopage faible 0.1:1 : activité 60 % puis diminution pour dopages supérieurs. Dopage faible : catalyseur forme microbulles, sites actifs pour nucléation, radicaux réactifs supplémentaires. Dopage élevé : sites actifs insuffisants pour molécules colorant ; excès C₃N₄ restreint énergie onde ultrasound.

Constantes vitesse (k) pour cinétique sono-dégradation par pentes ln(C₀/Cₜ) vs temps (Fig. 8b). PCA et SCA TiO₂ pur et C₃N₄ moins efficaces → N/C₃N₄-TiO₂ composite catalyseur potentiel pour dégradation colorants.

Effet combiné PCA + SCA évalué en ajustant sonomètre sous source lumineuse pour tous échantillons. Résultats : C₃N₄ pur, TiO₂, N-TiO₂ dégradent 60 %, 40 %, 55 %. Dopage faible 0.1:1 : 86 % par effet combiné. Dopages supérieurs : sites actifs insuffisants, effet dominant SCA diminue performance. Excès C₃N₄ et mélange inhomogène → agglomération limitant énergie ultrasound et lumière visible (Fig. 9c).

Constantes vitesse (k) photo-sono dégradation par pentes ln(C₀/Cₜ) vs temps (Fig. 9b).

Caractéristiques antioxydantes liées à capacité don d'électron/atome H à radical DPPH, créant composés diamagnétiques stables. Réduction radical DPPH examinée par baisse absorbance 517 nm.

Tous composés synthétisés évalués activité antioxydante par test piégeage DPPH. Acide ascorbique référence, disparition DPPH évaluée spectrophotométriquement 517 nm. Activité DPPH NPs augmente de manière dose-dépendante (Fig. 10). TiO₂ pur : piégeage élevé 50,22 % à 500 µg/mL vs C₃N₄. TiO₂ peut former OH•, O₂•⁻, ¹O₂ ROS, potentiellement liant radical DPPH. Études récentes : ¹O₂ espèce active dominante dégradation BM sous irradiation solaire. N-TiO₂ : piégeage 57,34 % (+7 % vs TiO₂), dû à agent dopant diminuant taille NPs TiO₂, augmentant réactivité. C₃N₄ dopé TiO₂ ratio 0.1:1 : piégeage 84,45 % (disponibilité azote suffisant dopage C₃N₄). Augmentation concentration C₃N₄ dopé → piégeage diminué (84,45-70,75 %) : turbidité élevée échantillon test → interaction antagoniste.

Activité antimicrobienne TiO₂ binaire dopé par diffusion en puits (Fig. 11) contre S. aureus et E. coli (Tableau 1). Zones inhibition statistiquement significatives (p < 0,05) pour concentrations min/max nanostructures dopées vs E. coli (1,05-2,00 mm) et (1,35-2,25 mm). Activité nulle pour TiO₂ et N-TiO₂ vs S. aureus aux deux concentrations ; échantillons binaires dopés : activité substantielle vs E. coli aux deux concentrations. C₃N₄ : 1,60 mm inhibition concentration max seulement vs E. coli.

Efficacité antibactérienne influencée par échelle NPs → stress oxydant nanocomposés dépend échelle et concentration. Contact électrostatique bactéries-nanostructures → génération ROS létales. ROS encerclent membrane externe bactérie → extrusion et gonflement composants cytoplasmiques → mort bactérienne. Pathogènes ruinés aussi quand cations lient fortement composants négatifs cellules bactériennes → dysfonction ribosomale et dégradation enzymatique → effondrement. Deux réactions identifiées pour mécanisme bactéricide nanomatériaux : (1) forte interaction cations Ti⁴⁺ et cellules bactériennes → sections négativées → effondrement ; (2) excitation électronique surface bande de valence TiO₂ par irradiation. Réaction électrique O₂ génère O²⁻ radicaux → production H₂O₂. Espèces O²⁻ résultantes rôle critique dans rupture lipides/protéines membrane externe bactérie.

Conclusion

TiO₂ binaire dopé synthétisé par co-précipitation ; échantillons évalués pour dégradation photocatalytique, sonocatalytique et photo-sonocatalytique de BM et CF et activités bactéricides. Forte formation contact dopants-TiO₂ augmente efficacement efficacité séparation paires e⁻/h⁺ induite par lumière. Gap de bande étroit composite C₃N₄:N/TiO₂ attribué incorporation N et C₃N₄ dans TiO₂ pur. Échantillons montrent performance dégradation efficace sous lumière visible et ondes ultrasoniques (SCA). Effet combiné photo + sono évalué pour étude comparative. Nanocomposites préparés exhibent efficacité notable vs S. aureus et E. coli. Cette étude ouvrira nouvelles perspectives pour fabrication nouveaux hétérojonctions binaires dopées pour dégradation colorants efficace et applications bactéricides futures.

Disponibilité des données et matériaux

Toutes les données sont pleinement disponibles sans restriction.

Abréviations

C₃N₄ :

Nitrure de carbone

EDS :

Spectroscopie X à dispersion d'énergie

FTIR :

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier

FESEM :

Microscopie électronique à balayage à émission de champ

G + ve :

Gram-positif

G −ve :

Gram-négatif

GO :

Graphène

HR-TEM :

Microscopie électronique à transmission à haute résolution

JCPDS :

Comité mixte sur standards diffraction poudre

TiO₂ :

Dioxyde de titane

UV–vis :

Spectroscopie ultra-violet visible

XRD :

Diffraction X