可见光助Cu-Fe/BiOCl活化过硫酸盐去除罗丹明B

采用一步式水热合成法制备铜铁掺杂BiOCl(Cu-Fe/BiOCl)可见光催化剂,采用XRD和SEM对催化剂进行表征。研究可见光下对Cu-Fe/BiOCl活化过硫酸钾(PS)去除罗丹明B(RhB)的活化作用以及其反应机理。选取溶液初始pH值、Cu-Fe/BiOCl投加量、过硫酸盐投加量和RhB初始浓度等四个参数,研究在可见光/Cu-Fe/BiOCl/PS体系下RhB的脱色效率。结果表明,在催化剂投加量为0.5gL-1、过硫酸盐投加量为1mM时为最佳处理条件,脱色效率达到100%。

光助Fe/BiOCl活化过硫酸盐降解橙黄Ⅱ

为研究Fe/BiOCl在光照下活化过硫酸盐(PS)产生硫酸根自由基(·SO4^-)降解偶氮染料橙黄Ⅱ的催化效果,采用一步水热合成法制备铁掺杂BiOCl纳米催化剂,并用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)对其形貌与组成成分进行表征.结果显示,铁元素成功掺杂进入BiOCl的结构中,呈现出纳米盘状形貌结构.在光照辐射下,考察Fe/BiOCl活化PS降解橙黄Ⅱ过程中初始pH、底物浓度、Fe/BiOCl催化剂投加量和PS投加量等影响因素对橙黄Ⅱ降解处理效果的影响.结果显示,橙黄Ⅱ降解效率随着pH值的降低而升高,Fe/BiOCl和PS投加量的增加对橙黄Ⅱ的去除率出现先增加后降低的趋势.Fe/BiOCl催化剂投加量为0.5 g·L^-1,PS的投加量为1 mmol·L^-1的条件下时,溶液pH值为3.0,反应60 min后,橙黄Ⅱ降解的效果最佳,其降解速率符合拟一级反应动力学.通过对催化剂Fe/BiOCl稳定性研究,经5次连续循环使用后,脱色率仍然可以保持在79.6%,说明该催化剂具有良好的循环使用性能.通过投加叔丁醇(TBA),甲醇(MeOH),草酸铵(AO),对苯醌(BQ)等自由基猝灭剂,证明光助Fe/BiOCl/PS体系中具有光生空穴,硫酸根自由基,羟基自由基和超氧自由基,其中超氧自由基和光生空穴在反应体系中起重要作用.反应过程中橙黄Ⅱ的降解产物运用GC/MS进行检测,推导得出橙黄Ⅱ的降解路径.

富含氧空位S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结增强光催化去除Cr(Ⅵ)

Cr(Ⅵ)污染物有毒有害且不可生物降解,会对环境造成严重破坏。光催化技术可实现Cr(Ⅵ)的有效去除,在解决环境污染问题方面具有良好前景。因此,本文通过在富含氧空位(OV)的BiOCl微球表面原位生长MIL-101(Fe)晶体,构建了一种新型富氧缺陷MOF基S型异质结催化剂-MIL1--101(Fe)/BiOCl。这种催化剂在高浓度Cr(Ⅵ)的光催化还原中表现出优异活性,60 min内对Cr(Ⅵ)溶液(10 mg·L^(-1),100 mL)的光还原效率达到88.5%,其光催化效率分别是BiOCl和MIL-101(Fe)的4.4和9.0倍。而且,MIL-101(Fe)/BiOCl还表现出良好的抗环境干扰性、稳定性和可重复使用性,显示出令人印象深刻的实际应用前景。实验结果表明,富含氧空位的S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结构暴露了大量活性位点,促进了界面电荷分离,提高了光生载流子的氧化还原能力,从而增强了光催化性能。另外,经过活性自由基检测发现,e^(-)和·O_(2)^(-)是光催化反应过程中的主要活性物种。这些研究结果将为开发用于环境治理的缺陷半导体/MOF S型光催化剂开辟新的途径。

BiOCl/MIL-100(Fe)复合催化剂光-芬顿降解有机染料RhB及其降解机理

优异的异质结结构是提高光催化活性的核心,本文以FeCl_(2)、BiCl_(3)、H_(3)BTC为原料,以水为溶剂,采用一步共沉淀法制备了具有高效催化活性的BiOCl/MIL-100(Fe)可见光复合催化剂,对其进行相应的表征,并研究了其在光+芬顿条件下催化降解罗丹明B(RhB)的性能。相比于纯MIL-100(Fe)和BiOCl,杂化材料BiOCl/MIL-100(Fe)(MBF-50)具有最好的光-芬顿催化活性。当温度为30℃,RhB浓度为40 mg/L,催化剂浓度为80 mg/L,H_(2)O_(2)浓度为7.4 mmol/L时,20 min内RhB的去除率可达98%,光-芬顿降解速率分别为芬顿催化速率的7倍和光催化速率的14倍。BiOCl与MIL-100(Fe)异质结界面的形成有效降低了光电子空穴的复合效率,增加了RhB与活性物种发生氧化还原反应的机会。更多的Fe^(2+)/Fe^(3+)混合价铁不饱和位点的生成,增强了路易斯酸性,提高了光-芬顿激活H_(2)O_(2)对污染物降解的催化效率。

Fe^(3+)掺杂BiOCl光催化剂降解盐酸四环素的性能

盐酸四环素(TC-HCl)结构稳定,可通过排泄物释放到水环境,对水生系统和人体健康构成潜在威胁。BiOCl作为备受关注的光催化材料之一,太阳光利用率低和光生电子-空穴对复合率高的问题限制了其发展应用。本文在不添加表面活性剂的情况下,采用一锅溶剂热法合成了由二维纳米片自组装的Fe掺杂BiOCl多孔微球,研究其对TC-HCl的降解性能。结果表明:Fe掺杂缩小了BiOCl的禁带宽度,从而提高其光吸收强度并拓宽其光响应范围至可见光区;Fe掺杂加速了光生载流子的分离,提升了BiOCl的光催化性能。制得的0.15-Fe/BiOCl对TC-HCl(30 mg/L)的去除效果最佳,经暗吸附和光催化过程后去除率可达92%。本文结合实验结果阐述了Fe掺杂BiOCl在可见光下光催化降解TC-HCl的机制,分析了导致循环活性降低的原因,为制备具有高效光催化活性的过渡金属掺杂BiOCl材料提供了一种有前景的方法,并为改善材料循环活性提供了可行的见解。