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原位阴离子交换策略构建花状BiOCl/BiOCOOH p-n异质结实现太阳光照射下高效光催化去除水中有毒污染物

DOI:10.1016/j.jallcom.2018.12.114 期刊:Journal of Alloys and Compounds 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:23:52
摘要: 单组分半导体光催化剂电荷分离效率低下严重制约了其实际应用。本研究报道了一种原位阴离子交换策略,可控构建太阳光驱动的p-n异质结光催化剂BiOCl/BiOCOOH。在该合成过程中,BiOCOOH微球不仅作为形成异质结构的载体,还作为Bi3?供体生成BiOCl。这种原位阴离子交换途径使BiOCl在BiOCOOH表面均匀分布并形成紧密界面接触。在模拟太阳光照射下,所制得的p-n异质结BiOCl/BiOCOOH催化剂对有毒污染物(MO染料和TC抗生素)展现出远超BiOCOOH和BiOCl的光催化活性。其中最优的S3样品具有最高光催化活性,其MO降解速率常数达0.0599 min?1,分别是BiOCOOH和BiOCl的2.9倍和9.7倍。电荷分离与转移的改善以及花状结构是性能提升的主要原因。自由基捕获实验表明空穴、?OH和?O??共同参与污染物降解。该工作为废水处理提供了一种新型太阳光驱动的BiOCl/BiOCOOH p-n异质结光催化剂。
作者: Shijie Li,Jialin Chen,Yanping Liu,Kaibing Xu,Jianshe Liu
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研究概述 实验方案 设备清单

采用原位阴离子交换策略构建花状BiOCl/BiOCOOH p-n异质结,用于在太阳光照射下高效光催化去除水中有毒污染物。

原位阴离子交换策略成功制备出花状BiOCl/BiOCOOH p-n异质结,通过改善电荷分离与转移显著提升了光催化活性。其中S3样品展现出最高效率,在模拟太阳光下能有效降解甲基橙和四环素,且具有良好的稳定性和可重复使用性。该方法为废水处理提供了一种新型光催化剂。

该研究仅限于模拟阳光下的实验室规模实验;在自然阳光和多变环境条件下的实际应用可能需要进一步优化。合成过程涉及特定温度和化学品,这可能无法实现工业化应用的规模化或成本效益。

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