研究目的
通过富铋策略与固溶体策略相结合的一步合成法,开发一种能在可见光下高效降解苯酚和罗丹明B等有毒有机污染物的光催化剂。
研究成果
通过一步溶剂热法成功合成了Bi4O5BrxI2?x固溶体,其中Br/I=1:1的样品因具有最佳能带结构和高效的电荷分离而展现出最高的光催化活性。该方法为环境修复提供了一种简便有效的途径,具有良好的稳定性,有望应用于废水处理。
研究不足
该研究聚焦于特定有机污染物(苯酚和罗丹明B),可能无法推广至所有污染物。其合成需特定条件(160°C溶剂热反应16小时),可能能耗较高。光催化性能针对特定溴碘比(1:1)优化,实际环境中的可扩展性或长期稳定性尚未充分探讨。
1:实验设计与方法选择:
采用一步溶剂热法,通过调节Br/I摩尔比合成Bi4O5BrxI2?x固溶体。该方法因比多步流程更简便而被选用。
2:样品选择与数据来源:
五水合硝酸铋、溴化钾、碘化钠等试剂购自上海国药集团化学试剂有限公司。样品制备的Br/I比例分别为2:
3:
0.
4:
5、1:
5:
6:5和
2。
7:实验设备与材料清单:
材料包括Bi(NO3)3·5H2O、KBr、NaI、NaOH、苯酚、罗丹明B(RhB)、乙醇、聚乙二醇400。设备包括X射线衍射仪(D8 advance)、X射线光电子能谱仪(Thermo Fisher ESCALAB-250X)、扫描电镜(JEOL S4800)、透射电镜(JEM-2100 plus)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-3600 plus)、光电流与电化学阻抗(CHI660E电化学工作站)、荧光光谱仪(Cary eclipse)、比表面积分析仪(ASAP2020 MP)及配备420 nm截止滤光片的300 W氙灯。
8:2O、KBr、NaI、NaOH、苯酚、罗丹明B(RhB)、乙醇、聚乙二醇400。设备包括X射线衍射仪(D8 advance)、X射线光电子能谱仪(Thermo Fisher ESCALAB-250X)、扫描电镜(JEOL S4800)、透射电镜(JEM-2100 plus)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-3600 plus)、光电流与电化学阻抗(CHI660E电化学工作站)、荧光光谱仪(Cary eclipse)、比表面积分析仪(ASAP2020 MP)及配备420 nm截止滤光片的300 W氙灯。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将Bi(NO3)3·5H2O溶于聚乙二醇400,加入KBr和NaI混合物,用NaOH调节pH值,在160°C下进行16小时溶剂热反应,洗涤干燥产物。通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-vis DRS、光电流、EIS、PL和BET进行表征。以可见光降解苯酚和RhB评估光催化活性,并进行取样与吸光度测定。
9:数据分析方法:
XRD用于物相鉴定,XPS用于元素分析,SEM/TEM观察形貌,UV-vis DRS通过(αhν)^(1/2)与hν关系图计算带隙,动力学分析采用准一级方程-ln(C/C0)=kt,光电流与EIS评估电荷分离效率,PL分析复合速率。
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X-ray photoelectron spectrometer
ESCALAB-250X
Thermo Fisher Scientific
Determine elemental composition and chemical state of catalysts
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Field emission scanning electron microscope
S4800
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Obtain morphology and structure of catalyst
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Transmission electron microscope
JEM-2100 plus
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UV–vis diffuse reflectance spectroscopy
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