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1. 文章(zhāng)信息
標題:Strengthened photocatalytic removal of bisphenol a by robust 3D hierarchical n-p heterojunctions Bi4O5Br2-MnO2 via boosting oxidative radicals generation
頁碼:Chemical Engineering Journal, 2022: 131223.
2. 文章鏈接
專用(yòng)鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721028047
3.期刊信息
期刊名:Chemical Engineering Journal
ISSN:1385-8947
影響因子(zǐ):16.744
分區信息:中科院一區Top; JCR分區(qū)(Q1)
涉及研究(jiū)方(fāng)向:工(gōng)程技術: 化工;環(huán)境
4. 作者信息:上海理工大學常飛(第一作者,第一通訊作(zuò)者(zhě)),胡學鋒(第二通訊作者)
5. 光源型號:北京香蕉视频污视频(CEL-HXF300, Aulight)(300 W氙燈,可見光(guāng))、全光譜光(guāng)功率計(CEL-NP2000-2, Aulight)

眾所周知,化學工業的快速發展和化學(xué)品使用的急劇增加導致(zhì)了環境中各種激素的出現且(qiě)濃度逐漸提高。這些激素(sù)很容易(yì)在某些生物體中積累,並在一定程(chéng)度上威脅人類健康,即使在水環境中其含量相當低。在這些激素中,雙酚A是一種典型的內分泌幹擾物,也是世界上使用最廣(guǎng)泛的工業原料之一,主要用(yòng)於(yú)生產功(gōng)能性聚(jù)合物、增塑劑、阻燃劑、抗氧化劑、熱穩定劑等。 水中的雙酚A分子容易進入(rù)人(rén)體,對生殖造成毒(dú)性影響,並增加致癌、多動症和孤獨症以及兒童肥胖等風(fēng)險。因(yīn)此,對雙酚A的(de)控製和處(chù)理成為了一個日益(yì)關注的問題。與傳統的處理(lǐ)方法如膜、反滲透(tòu)和吸附技術相比,半導體光催化技術具有眾所周知的優點和特(tè)點,可以在溫和的(de)條件下有(yǒu)效去除低濃度的雙(shuāng)酚A分子,已引起學術界和工業(yè)界的廣(guǎng)泛關注。 設計和構築具有優異微(wēi)觀結構和形貌特點的光催化體係對於(yú)提高環境激素的去除率至關重要。具有合適能帶(dài)結構的n型和p型半導體的複合有利(lì)於通過內(nèi)建(jiàn)電場顯著增強(qiáng)光生載流子的分(fèn)離,同時也能拓(tuò)展光響應範圍。Bi4O5Br2是一種具有良好雙酚A去除能力的n型(xíng)半導體,需要另(lìng)外一種窄帶(dài)隙的p-型半導體MnO2進行(háng)複合改性以構築n-p異質結構。 如果複合體係遵從Z-scheme過程,不僅(jǐn)可以獲得更多的光生載流子,而且可以通過在不同組分中(zhōng)相鄰導帶和價帶的(de)電子和空穴的(de)複合獲得具(jù)有(yǒu)更強氧化還原電位的載流子,並進一步增強體係的光催化去除能力。因此,本研究選擇了n型的Bi4O5Br2和p型的(de)MnO2半(bàn)導體材(cái)料,采用(yòng)簡易的一鍋法構築了具有(yǒu)三維分級結(jié)構的(de)複合異質體係Bi4O5Br2-MnO2。 體(tǐ)係的微(wēi)觀結構和(hé)形(xíng)貌分(fèn)析證實材料中同時存在兩種(zhǒng)預期組分,並且這些異質(zhì)複合(hé)材料在可見光下顯著改善了雙酚A的光催化去除性能。其中,最佳複(fù)合樣品0.5 MB具有最大的表(biǎo)觀反應速率常數11.03×10−3min−1,約為純Bi4O5Br2和機(jī)械混(hún)合(hé)物0.5 MB的3.89倍和1.81倍,這主要歸(guī)因於增強的可見(jiàn)光吸收、組合而成的良好形(xíng)貌、合適的化學組成,以及(jí)通過n-p異質區域有效分離的光生載流子和相應(yīng)氧化自由基的生成。 探討了其他可能影響光(guāng)催化降解性能的因(yīn)素,如(rú)催化劑用量、BPA初始濃(nóng)度、pH值(zhí)和(hé)無機陰離子的參與。另外,通過(guò)GC-MS分(fèn)析檢測到一些中間(jiān)體產(chǎn)物,以推測體係中雙酚A光催化降解途徑。最後,證實了(le)體係具有良好的可重複用性和結構(gòu)穩定性,光催化機理為(wéi)Z-scheme過程。本研究有助於通過具有三維(wéi)分級形貌的鉍基n-p異(yì)質複合體係在溫和條件下有效光催化去除環境激素。

Bi4O5Br2和複合物XRD譜(pǔ)(a); SEM 圖:Bi4O5Br2(b), MnO2(c), 0.5MB(d)和放大(dà)圖(e); 0.5MB SEM圖(f)和元(yuán)素分布(g); 0.5MB的TEM(h)和HRTEM(i)

各種催化劑去除雙(shuāng)酚A(a), TOC和UV分析雙酚A溶液(b), 光電流(c)和化(huà)學電阻抗(d), 吸附測試(shì)(e)和180分鍾其他離子存在時的剩餘的(de)雙(shuāng)酚A(g)

MB複合物可能的光催化機理