研究目的
开发高效的Fe2O3@BOC异质结用于可见光照射下有毒金属Cr(VI)和染料亚甲基蓝的光催化解毒。
研究成果
Fe2O3@BOC1异质结在可见光下对Cr(VI)还原和MB降解表现出优异的光催化活性,这归因于增强的电荷分离和光吸收能力。该材料展现出高稳定性和可循环使用性,且原型反应器显示出实际水净化应用的潜力。
研究不足
该研究仅限于实验室规模的实验;要扩展到工业应用可能需要进一步优化。由于界面形成不佳和电荷复合,随着Fe2O3负载量的增加,异质结的性能会下降。
1:实验设计与方法选择:
采用两步合成法,通过在碳酸铋纳米片上负载氧化铁纳米颗粒制备Fe2O3@BOC异质结,在可见光照射下评估其光催化活性。
2:样品选择与数据来源:
样品包括纯BOC、Fe2O3@BOC1和Fe2O3@BOC2异质结,污染物为水溶液中的六价铬(Cr(VI))和亚甲基蓝。
3:实验设备与材料清单:
设备包含X射线衍射仪(X'Pert Pro,帕纳科)、场发射扫描电镜(Quanta 200,蔡司)、高分辨透射电镜(FEI Titan G2 60-300)、拉曼光谱仪(WiTec)、傅里叶变换红外光谱仪(珀金埃尔默)、紫外-可见分光光度计(安捷伦Cary UMS 7000;100 Bio,Cary)、荧光光谱仪(堀场Jobin Yvon Fluorolog-3),以及配备蠕动泵和可见光源(飞利浦Master PL-L 32 W灯)的原型反应器。材料包括五水合硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵、六亚甲基四胺、(NH4)FeSO4·6H2O、亚甲基蓝、重铬酸钾、碳酸钾、乙二胺四乙酸、异丙醇、过硫酸钾等(均购自西格玛奥德里奇和默克)。
4:0)、拉曼光谱仪(WiTec)、傅里叶变换红外光谱仪(珀金埃尔默)、紫外-可见分光光度计(安捷伦Cary UMS 7000;100 Bio,Cary)、荧光光谱仪(堀场Jobin Yvon Fluorolog-3),以及配备蠕动泵和可见光源(飞利浦Master PL-L 32 W灯)的原型反应器。材料包括五水合硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵、六亚甲基四胺、(NH4)FeSO4·6H2O、亚甲基蓝、重铬酸钾、碳酸钾、乙二胺四乙酸、异丙醇、过硫酸钾等(均购自西格玛奥德里奇和默克)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括制备BOC纳米片后负载Fe2O3纳米颗粒。光催化测试先将催化剂与污染物溶液避光搅拌120分钟,再在可见光照射下进行,间隔测定吸光度。原型反应器测试采用玻璃片负载催化剂连续流运行模式。
5:数据分析方法:
通过紫外-可见吸光度数据计算降解百分比,确定准一级反应速率常数,结合荧光和带隙分析研究电荷分离情况。
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X-Ray Diffractometer
X'Pert Pro
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Field Emission Scanning Electron Microscope
Quanta 200
Zeiss
Investigating surface morphology
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High Resolution Transmission Electron Microscope
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FEI
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UV-Vis Spectrophotometer
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Measuring UV-Vis diffuse reflectance spectra
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UV-Vis Spectrophotometer
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Cary
Carrying out UV-Vis absorption measurements
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Raman Spectrometer
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Fourier Transform Infrared Spectrometer
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Philips
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