研究目的
开发一种基于玻璃纤维布上BiOI薄膜的薄膜固定床光催化反应器，用于太阳光照射下的水净化处理，解决水处理中催化剂分离回收的问题。
研究成果
通过溶胶-凝胶法制备的GFC上BiOI薄膜在太阳光下对BPA降解表现出高光催化活性、耐久性和可重复使用性。经水力参数优化后，TFFBR在纯水中实现高达98%的降解率，在人工污水中达到83%。该方法无需催化剂分离，展现出实际废水处理的潜力。
研究不足
与纯水相比，人工污水因无机离子干扰导致降解效率较低。涂层层数限制为七层以避免剥落。本研究聚焦于双酚A，可能不适用于其他污染物。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法，以硅溶胶为粘结剂将BiOI纳米颗粒负载于玻璃纤维布（GFC）上。设计了一种薄膜固定床反应器（TFFBR），用于模拟太阳光下双酚A（BPA）的光催化降解。
2：样品选择与数据来源：
以BPA作为模型污染物。BiOI粉末通过溶剂热法合成。GFC经烧结预处理以去除杂质。制备人工污水进行实际测试。
3：实验设备与材料清单：
材料包括硝酸铋、碘化钾、正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇、盐酸、BPA和GFC。设备包括X射线衍射仪（D/MAX 2500V，理学）、场发射扫描电镜（LEO）、透射电镜（JEM-2100FEF，日本电子）、X射线光电子能谱仪（Axis Ultra DLD，Kratos）、傅里叶变换红外光谱仪（MAGNA-560，尼高力）、光电流测量系统（CHI 600D，辰华）、荧光分光光度计（FP-8500，岛津）、比表面积分析仪（TriStar 3000，麦克默瑞提克）、紫外-可见分光光度计（U-3010，日立）、光化学反应器（XPA-7，徐江）、高效液相色谱仪（Agilent 1260 infinity，安捷伦）及TFFBR用蠕动泵。
4：实验步骤与操作流程：
将BiOI的SiO2溶胶悬浮液涂覆于GFC上，100°C干燥并重复多层制得BiOI薄膜。表征手段包括XRD、XPS、FESEM、TEM、FT-IR、漫反射光谱（DRS）、比表面积（BET）及石英管与TFFBR中的光催化测试。TFFBR实验中，在氙灯照射下将BPA溶液泵过薄膜，样品通过HPLC分析。
5：数据分析方法：
基于BPA浓度变化计算光催化效率。计算流体动力学参数（液膜厚度、停留时间）。统计分析包括可重复性测试与条件优化。
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X-ray diffractometer
D/MAX 2500V
Rigaku
Characterize crystal structure of samples
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Transmission electron microscope
JEM-2100FEF
JEOL
Observe crystal structure and morphologies
-
X-ray photoelectron spectroscopy
Axis Ultra DLD
Kratos
Confirm elemental compositions and chemical states
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Fluorescence spectrophotometer
FP-8500
JASCO
Obtain photoluminescence spectra
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UV–Vis spectrometer
U-3010
Hitachi
Measure UV–Vis diffuse reflectance spectra
-
High-Performance Liquid Chromatograph
Agilent 1260 infinity
Agilent Corporation
Analyze BPA concentration
-
Field emission scanning electron microscope
LEO
LEO
Observe morphologies of samples
-
Fourier transform infrared spectrometer
MAGNA-560
Nicolet
Obtain FT-IR spectra
-
Electrochemical system
CHI 600D
Chenhua Instruments Co.
Perform photocurrent measurement
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Surface area and porosimetry analyzer
TriStar 3000
Micromeritics
Measure surface area and pore size
-
Photochemical reactor
XPA-7
Xujiang Electromechanical Plant
Evaluate photocatalytic activity
-
Glass fiber cloth
200 g/m2
Japan East Electrician Ltd.
Support substrate for BiOI thin film
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