Photocatalytic degradation is an effective method to alleviate environmental pollution caused by organic pollutants. In this work, research progress on the application of photocatalytic degradation and the antibacterial properties of zinc oxide (ZnO) nanomaterials is reviewed. The visible-light photo-response of ZnO has been expanded by employing various strategies, such as enhancing the photocatalytic activity of ZnO through modification of its electronic and optical properties, doping metal/nonmetal atoms, depositing noble metals, constructing heterojunctions, and coupling carbon materials, because the wide band gap of ZnO likely restricts its applications in photocatalysis. Although ZnO nanomaterials are commonly used for antibacterial applications, our understanding on the toxicity mechanisms of ZnO is limited. Some of the main toxicity mechanisms of this compound include reactive oxygen species generation, Zn2+ release, membrane dysfunction, and nanoparticle internalization into cells. Some of the main methods that improve antibacterial activities are coating inorganic or organic antimicrobial agents, doping ZnO, and tuning the size, morphological characteristics, and concentration of ZnO nanomaterials. This review aims to examine the current research progress on ZnO-based nanomaterials developed for the photocatalysis of organic contaminant degradation and antibacterial applications.

Transition metal doped ZnO (TM-ZnO) nanoparticles with 3% dopant content are successfully prepared via a simple solvothermal route. This work highlights Mn, Fe, Co, Ni or Cu ions as the dopant transition metals. The as-prepared samples are wurtzite phase ZnO crystals, and the average sizes of undoped ZnO and TM-ZnO nanoparticles range from 200 nm to 400 nm. XPS studies confirm that the transition metal ions are successfully doped into the crystal lattice of ZnO. The band gaps of the undoped ZnO and TM-ZnO crystals are calculated by using UV-DRS spectroscopic measurements. The visible light response of ZnO nanomaterials is improved by doping transition metal ions. For investigating the influence of transition metal doping on the photocatalytic performance of ZnO, the photodegradation rate of methylene blue (MB) is investigated under simulated sunlight irradiation. The photocatalytic properties of ZnO doped with transition metals are improved at different degrees, among which Cu-doped ZnO exhibits the best photocatalytic performance. Based on density functional theory (DFT) calculation result, a possible photocatalytic mechanism is proposed. Furthermore, the antibacterial performance of Cu-doped ZnO is investigated by selecting E. coli, under simulated sunlight irradiation and remarkable sterilization of E. coli is achieved.

Abstract Constructing S-scheme heterojunctions proves proficient in achieving the spatial separation of potent photogenerated charge carriers for their participation in photoreactions. Nonetheless, the restricted contact areas between two phases within S-scheme heterostructures lead to inefficient interfacial charge transport, resulting in low photocatalytic efficiency from a kinetic perspective. Here, In 2 O 3 /Nb 2 O 5 S-scheme heterojunctions are fabricated through a straightforward one-step electrospinning technique, enabling intimate contact between the two phases and thereby fostering ultrafast interfacial electron transfer (<10 ps), as analyzed via femtosecond transient absorption spectroscopy. As a result, powerful photo-electrons and holes accumulate in the Nb 2 O 5 conduction band and In 2 O 3 valence band, respectively, exhibiting extended long lifetimes and facilitating their involvement in subsequent photoreactions. Combined with the efficient chemisorption and activation of stable CO 2 on the Nb 2 O 5 , the resulting In 2 O 3 /Nb 2 O 5 hybrid nanofibers demonstrate improved photocatalytic performance for CO 2 conversion.

Promoting water dissociation and H intermediate desorption play a pivotal role in achieving highly efficient hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline media but remain a great challenge. Herein, we rationally develop a unique W-doped NiS

Photocatalysis is a promising sustainable technology to remove organic pollution and convert solar energy into chemical energy. Titanium dioxide has drawn extensive attention in this field owing to its high activity under UV light, good chemical stability, large availability, low price and low toxicity. However, the poor quantum efficiency derived from fast electron/hole recombination, the limited utilization of sunlight, and a weak reducing ability still hinder its practical application. Among the modification strategies of TiO

Reed and cattail straws, major wetland waste suitable for preparation of porous adsorption materials, were pyrolyzed at 500℃ with varying durations (4, 5 and 6 h) and then modified by potassium phosphate (K3PO4) with distinct mass ratios to obtain modified biochars to remove BPA. The results showed that the adsorption capacity of reed and cattail straw biochars for BPA is gradually increased during a prolonged contact time, and eventually reaches the adsorption equilibrium at 1440 min, moreover also exhibits an enhancement in the adsorption capacity with the increase of the initial BPA concentration. The maximum adsorption capacity achieved for the biochar derived from reed straws carbonized at 500℃ for 6 h and cattail straws carbonized at 500℃ for 5 h, subsequently modified with potassium phosphate solution, is 1.718 mg/g and 1.254 mg/g, respectively. So, indeed, the addition of K3PO4 resulted in a significant increase in total surface area, pore volume, as well as micropore and mesoporous surface area and volume of the biochars. The adsorption processes were fitted with pseudo-second-order adsorption kinetic models and Freundlich models. Characterization results revealed that porous filling, electrostatic attraction, ligand exchange and surface precipitation were the mechanisms of BPA adsorption.