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合理设计的Fe2O3/GO/WO3 Z型光催化剂用于增强太阳光驱动的水体修复光催化作用

DOI:10.1016/j.jphotochem.2019.04.023 期刊:Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 出版年份:2019 更新时间:2025-11-14 15:26:12
摘要: 一种新型三元Fe2O3/GO/WO3全固态Z型光催化剂被合理设计。通过XRD、SEM、TEM、紫外-可见漫反射和拉曼光谱研究了合成纳米复合材料的结构、形貌、光学及电子特性。结果表明纳米复合材料成功合成。首次发现Fe2O3/WO3具有2.0和2.3 eV的双吸收边,Fe2O3/GO/WO3具有1.5、1.8和2.1 eV的三重吸收边。Fe2O3/WO3和Fe2O3/GO/WO3均以较低吸收带边为主,而纯纳米材料以较高吸收边为主。GO、Fe2O3与WO3基质间增强的相互作用解释了导带能量降低现象,从而实现高效电子分离与转化,最终提升光催化活性。评估了Fe2O3/GO/WO3纳米复合材料对亚甲基蓝(MB)和结晶紫(CV)染料(作为模型水污染物)的可见光光催化性能。与Fe2O3/WO3、WO3/GO、Fe2O3/GO或纯Fe2O3和WO3纳米材料体系相比,三元Fe2O3/GO/WO3纳米复合材料对两种染料的降解光催化活性显著增强。证实其性能提升源于全固态Z型机制:光系统I(WO3)导带中的光生电子通过GO介质传递并与光系统II(Fe2O3)价带中的光生空穴复合,从而抑制两个体系中的电子-空穴对复合。此外,测试了最优Fe2O3/GO/WO3纳米复合材料(FGW 30)对苯酚的光催化活性,结果显示120分钟内苯酚降解率达95.4%。因此,本研究提供了一种利用太阳能进行水修复的高效绿色Z型光催化剂。
作者: Hanan H. Mohamed
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研究概述 实验方案 设备清单

设计一种新型三元Fe2O3/GO/WO3全固态Z型光催化剂,用于增强太阳光驱动的水体修复光催化性能,重点通过高效电子分离与转移来提升染料和苯酚等有机污染物的降解效率。

该研究成功设计了一种新型三元Fe2O3/GO/WO3全固态Z型光催化剂,在太阳光照射下对水体修复表现出增强的光催化活性。Z型机制有效抑制了电子-空穴复合,实现了染料和苯酚的高降解率。这为利用太阳能进行水处理提供了一种绿色、经济且无毒的解决方案,在环境修复领域具有进一步应用潜力。

该研究在工业应用的可扩展性方面可能存在局限,纳米复合材料合成的重现性可能存在潜在差异,且在实际环境条件下长期稳定性方面需进一步优化。所使用的特定污染物(亚甲基蓝、结晶紫、苯酚)可能无法涵盖所有类型的水污染物,实验条件(如太阳光模拟器)可能无法完全复现自然阳光的变化。

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