【制备高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法及】在当前的环境治理技术中,高级氧化工艺因其对有机污染物的高效降解能力而受到广泛关注。其中,光芬顿反应作为一种结合光催化与芬顿反应的协同技术,具有反应条件温和、氧化能力强、适用范围广等优点,被广泛应用于废水处理领域。然而,传统的芬顿体系存在催化剂易失活、pH适用范围窄等问题,限制了其实际应用。因此,开发一种高活性、稳定性强、可重复利用的光芬顿催化剂成为研究热点。
近年来,卤氧化铋(BiOX,X=Cl, Br, I)因其优异的光催化性能和良好的稳定性,被视为一种理想的光芬顿催化剂载体。通过引入金属离子如铁(Fe)进行掺杂,可以有效调控材料的电子结构,增强其光吸收能力,并促进自由基的生成,从而提高催化效率。本文介绍一种制备高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法,旨在提升其在水处理中的应用潜力。
该方法主要包括以下几个步骤:
1. 前驱体溶液的制备:将适量的硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)和氯化钠(NaCl)溶解于去离子水中,形成均匀的混合溶液。根据所需掺杂比例,加入一定量的硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O),搅拌至完全溶解。
2. 水热合成过程:将上述混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,在一定温度(如160–200℃)下保持数小时,使前驱体发生水热反应,形成晶态的铁掺杂卤氧化铋纳米材料。
3. 后处理与表征:反应结束后,将产物冷却并洗涤,干燥后得到目标催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其结构、形貌及光学性质进行表征。
4. 催化性能测试:将制备的催化剂用于模拟废水中的有机污染物降解实验,评估其在可见光或紫外光照射下的催化活性,以及循环使用性能。
实验结果表明,铁掺杂能够有效拓宽卤氧化铋的光响应范围,并增强其表面电荷转移效率,从而显著提高光芬顿反应的降解效率。此外,该催化剂在多次循环使用后仍保持较高的活性,展现出良好的稳定性和实用性。
综上所述,本方法提供了一种简便、可控且高效的制备铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的途径,为开发高性能环境修复材料提供了新的思路和技术支持。