研究目的
合成并研究三维BiFeO3/石墨烯复合材料的可见光光催化性能,重点考察氧化石墨烯浓度对其形貌和性能的影响。
研究成果
三维BFO/石墨烯复合材料在可见光下表现出显著增强的光催化活性,在氧化石墨烯浓度为3 mg/mL时达到最佳性能,在140分钟内实现了亚甲基蓝92%的降解率。这归因于比表面积的增加和电子-空穴分离的改善。该复合材料在光催化应用方面显示出良好前景。
研究不足
该研究仅限于特定的合成条件(水热法、特定温度和时间),且仅关注可见光下亚甲基蓝的降解。增强机制归因于比表面积和电子传输,但其他因素可能未得到充分探究??衫┱剐院褪导视τ每尚行晕从杼致邸?/p>
1:实验设计与方法选择:
采用水热法合成BFO亚微米立方体及三维BFO/石墨烯复合材料,研究了水热时间、前驱体pH值和氧化石墨烯浓度对结晶性能与光催化特性的影响。
2:样品选择与数据来源:
BFO由Bi(NO3)3?5H2O与Fe(NO3)3?9H2O按1:1摩尔比合成,GO通过改进Hummer法从天然石墨粉制备。
3:实验设备与材料清单:
试剂来自阿拉丁,包括去离子水、NaOH溶液、过氧化氢、抗坏血酸、亚甲基蓝染料;设备含水热反应釜、离心机、冷冻干燥机、CHI660E电化学工作站、氙灯、扫描电镜(S-4800,日立)、拉曼光谱仪(Renishaw inVia)、X射线衍射仪(西门子D5005)、比表面积分析仪(Micromeritics ASAP 2020 M)、紫外可见分光光度计(UV-2401PC,岛津)、热重分析仪(PYRIS 1,珀金埃尔默)、总有机碳分析仪(Liquid Toc2,Elementar)。
4:5)、比表面积分析仪(Micromeritics ASAP 2020 M)、紫外可见分光光度计(UV-2401PC,岛津)、热重分析仪(PYRIS 1,珀金埃尔默)、总有机碳分析仪(Liquid Toc2,Elementar)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:BFO合成通过200°C水热反应72小时(pH>14)完成;复合材料制备是将BFO加入不同浓度GO溶液,经抗坏血酸还原后160°C水热反应6小时。光催化测试采用三电极体系,以氙灯照射测量MB染料降解率。
5:数据分析方法:
XRD与拉曼用于结构分析,BET测比表面积,UV-vis通过(αhν)^2-hν曲线计算带隙,光电流测量及吸光度法测定降解速率。
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Scanning Electron Microscope
S-4800
Hitachi
Observing morphologies of BFO and BFO/graphene composites
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X-ray Diffractometer
Siemens D5005
Siemens
Characterizing crystal structures
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UV-vis Spectrometer
UV-2401PC
Shimadzu
Analyzing optical reflection and absorbance
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Thermogravimetric Analyzer
PYRIS 1
PerkinElmer
Performing thermogravimetric analyses
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Raman Spectroscope
Renishawin Via Raman Microscope
Renishaw
Performing Raman analysis
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Micropore Analysis System
ASAP 2020 M
Micromeritics
Estimating surface areas via nitrogen adsorption-desorption
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Total Organic Carbon Analyzer
Liquid Toc2
Elemenear
Measuring TOC content
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Electrochemical Workstation
CHI660E
Shanghai Chenhua
Conducting electrochemical performance tests
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Xenon Lamp
Providing light source for photocatalysis
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Actinometer
TASI TA8120
TASI
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