研究目的
合成并表征碘掺杂Bi12O17Cl2光催化剂,以增强其在污染物去除中的可见光光催化活性。
研究成果
掺碘Bi12O17Cl2光催化剂因光吸收范围扩展和电荷分离效率提升,展现出显著增强的可见光催化活性。最佳掺杂量(5.0% KI)时性能最优,其中超氧自由基和空穴是主要活性物种。该催化剂具有高稳定性和可重复使用性,在环境修复实际应用中极具前景。
研究不足
该研究仅限于Bi12O17Cl2中的I掺杂,未探索其他掺杂剂或材料。光催化测试在受控实验室条件下进行,工业化应用的可扩展性可能需要进一步优化。该机理特定于可见光,可能不适用于其他光源。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的化学沉淀法合成碘掺杂Bi12O17Cl2光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、BET、UV-vis DRS、PL、TPC和EIS等表征技术研究其结构、光学及电化学性质,以可见光下降解甲基橙(MO)和苯酚评估光催化活性。
2:样品选择与数据来源:
制备KI与BiCl3摩尔比0%-7.5%的系列样品(命名为IBx),使用国药集团化学试剂有限公司提供的去离子水和化学试剂。
3:5%的系列样品(命名为IBx),使用国药集团化学试剂有限公司提供的去离子水和化学试剂。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括X射线衍射仪(BRUKER D8 ADVANCE)、扫描电镜(JEOL 6700-F)、XPS(Thermo ESCALAB 250)、BET分析仪(NOVA 2000e)、紫外可见分光光度计(TU-1901)、荧光光谱仪(JASCO FP-8300)、电化学工作站(CHI660E)、带滤光片的氙灯及分光光度计(722s和TU-1901)。材料包含BiCl3、KI、NaOH、无水乙醇、MO、苯酚、捕获剂(草酸铵、苯醌、叔丁醇)及电极(ITO玻璃、Pt丝、Ag/AgCl)。
4:0)、BET分析仪(NOVA 2000e)、紫外可见分光光度计(TU-1901)、荧光光谱仪(JASCO FP-8300)、电化学工作站(CHI660E)、带滤光片的氙灯及分光光度计(722s和TU-1901)。材料包含BiClKI、NaOH、无水乙醇、MO、苯酚、捕获剂(草酸铵、苯醌、叔丁醇)及电极(ITO玻璃、Pt丝、Ag/AgCl)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程为将BiCl3和KI溶于乙醇,加入NaOH后搅拌、洗涤、干燥。按标准流程进行表征测试。光催化实验将催化剂加入污染物溶液,避光搅拌后可见光照射,定时取样测浓度。光电化学测试采用三电极体系中的制备电极。
5:数据分析方法:
降解速率采用准一级动力学分析,通过各类光谱解析结构与电子特性。
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X-ray diffractometer
D8 ADVANCE
BRUKER
Studying crystal structures of samples
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Scanning electron microscope
6700-F
JEOL
Observing morphologies and particle sizes
-
X-ray photoelectron spectroscopy instrument
ESCALAB 250
Thermo
Investigating chemical constitution and valence states
-
Spectro-fluorometer
FP-8300
JASCO
Studying photoluminescence spectra
-
BET surface area analyzer
NOVA 2000e
Quantachrome Instruments
Measuring surface area
-
UV–vis spectrophotometer
TU-1901
Beijing General Instrument Co. Ltd.
Analyzing optical properties
-
Electrochemical workstation
CHI660E
Chenhua Instruments Co.
Conducting transient photocurrent, Mott-Schottky, and EIS measurements
-
Xe lamp
300 W
Beijing China Education Au-light Co. Ltd.
Providing light source for photocatalytic tests
-
Spectrophotometer
722 s
Shanghai Instrument Analysis Instrument Co. Ltd.
Monitoring concentration of MO solution
-
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