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Ti0.7W0.3O2@BiVO4 p⁃n复合异质结构界面光催化剂的制备及其可见光催化降解苯酚机理的研究

环境科学学报 2020年第5期40卷 1674-1691页

作者：董泽民周仁丹熊乐艳李卓李涵樊晶郭赞如郑龙珍华东交通大学化学化工系南昌330013 江西省兽药饲料监察所南昌330096 南昌大学分析测试中心南昌330047 江西省烟草科学研究所南昌330000 广东省科学院广州510070

设计并制备了新型Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面光催化剂应用于可见光条件下降解模拟含苯酚污染物的废水.采用粉末X射线衍射(pXRD)、扫描电镜(SEM)、固体粉末紫外漫反射(DRS)及X射线光电子能谱(XpS)等技术表征了Ti0.7 W0.3 O2/... 详细信息

设计并制备了新型Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面光催化剂应用于可见光条件下降解模拟含苯酚污染物的废水.采用粉末X射线衍射(pXRD)、扫描电镜(SEM)、固体粉末紫外漫反射(DRS)及X射线光电子能谱(XpS)等技术表征了Ti0.7 W0.3 O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面的性状.结果显示BiVO4纳米粒子均匀地分布在Ti0.7W0.3O2纳米颗粒周围并构筑了稳定的p⁃n复合异质结构界面.Ti0.7 W0.3 O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面光催化剂具有更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.纯BiVO4和Ti0.7W0.3O2纳米颗粒的导带位置分别为-0.62 eV和0.56 eV.优化了Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面光催化剂降解苯酚的条件(即:pH值为4.5,催化剂用量为0.60 g·L^-1和苯酚初始浓度95 mg·L^-1),质量分数为5%Ti0.7W0.3O2/BiVO4表现出最高的苯酚催化活性且初始降解速率常数(k)为0.01137 min^-1.6次连续光催化降解苯酚后,Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构表现出良好的稳定性和可循环使用性.自由基捕获结果说明3种自由基均参加了苯酚的光催化降解过程中,且氧化能力由强到弱顺序为:羟自由基(·OH^-)>过氧化物自由基阴离子(·O2^-)>光生空穴(h^+).总有机碳结果表明苯酚在降解的过程中是先产生了中间降解产物,最后这些中间产物再矿化为无机的CO2和H2O.利用对苯二甲酸(TA)荧光探针证明了Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面光催化剂降解苯酚为羟自由基(·OH^-)机理反应;同时,利用紫外⁃可见光谱(UV⁃Vis)和高效液相色谱⁃质谱联用技术(HpLC⁃MS)探究了苯酚的中间降解产物,推测了苯酚在Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构界面上可能的降解机理.

关键词： Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p⁃n复合异质结构苯酚中间产物光降解机理

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