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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

新型對稱雙 z 方案 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 光催化劑的構(gòu)建及增強的太陽能光催化性能降解諾氟沙星

該研究發(fā)表于 Applied Catalysis B-Environmental（2020），使用 XH-800S 開展 光催化降解、Z 型異質(zhì)結(jié) 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括降解效率 2.8%；降解效率 93.5%；降解率 93.5%。

論文編號 338
應(yīng)用方向 光催化降解、Z 型異質(zhì)結(jié)、抗生素廢水處理、太陽能利用、納米材料合成
關(guān)鍵結(jié)果 降解效率 2.8%
核心條件 溫度 210 °C / 180 °C / 280 °C
論文編號
338
期刊
Applied Catalysis B-Environmental
影響因子
19.503
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2020
設(shè)備型號
XH-800S
作者單位
遼寧大學(xué)；遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院；美國辛辛那提大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程系
Liaoning University; College of Environment, Liaoning University, Shenyang, 110036, PR China; Environmental Engineering and Science Program, Department of Chemical and Environmental Engineering, University of Cincinnati, Cincinnati, OH, 45221, USA
研究方向
光催化降解 Z 型異質(zhì)結(jié) 抗生素廢水處理 太陽能利用 納米材料合成

事實快照

  • 論文：新型對稱雙 z 方案 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 光催化劑的構(gòu)建及增強的太陽能光催化性能降解諾氟沙星
  • 設(shè)備：XH-800S
  • 期刊與分區(qū)：Applied Catalysis B-Environmental，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 210 °C / 180 °C / 280 °C；時間 30.0 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：降解效率 2.8%；降解效率 93.5%；降解率 93.5%
  • 用途：可作為 光催化降解、Z 型異質(zhì)結(jié) 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文摘要明確指出，作者構(gòu)建了一種對稱雙 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 復(fù)合光催化劑，用于光催化降解諾氟沙星。該催化劑的光吸收范圍擴展至紫外-可見和近紅外光區(qū)，能夠有效利用全光譜太陽能。特別是，該復(fù)合光催化劑具有大的價帶氧化表面，促進了電子-空穴分離，提高了氧化還原能力。在模擬太陽光照射下，BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 對 2.5 mg/L NFX 的降解率在 1.0 h 內(nèi)達到 93.5%，礦化率達到 93.2%。此外，該催化劑經(jīng)過 5 次循環(huán)后僅損失 2.8% 的降解效率，表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。

研究背景與解決的問題

論文摘要明確指出，作者構(gòu)建了一種對稱雙 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 復(fù)合光催化劑，用于光催化降解諾氟沙星。

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度210 °C / 180 °C / 280 °C
時間30.0 min

關(guān)鍵結(jié)果

降解效率 2.8%
降解效率 93.5%
降解率 93.5%
礦化率 93.2%
指標結(jié)果
降解效率2.8%
降解效率93.5%
降解率93.5%
礦化率93.2%

機制/方法亮點

  • 對稱雙 Z 型異質(zhì)結(jié)促進電子-空穴高效分離 在對稱雙 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 光催化系統(tǒng)中，CuBi2O4（CB = -0.63 eV）作為光還原系統(tǒng)（PS I），BiFeO3（VB = +2.64 eV）和 BaTiO3（VB = +3.38 eV）作為光氧化系統(tǒng)（PS II）。在太陽光照射下，三種半導(dǎo)體均被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對。BiFeO3 CB 上的電子遷移至 CuBi2O4 的 VB 與空穴復(fù)合，BaTiO3 CB 上的電子也遷移至 CuBi2O4 的 VB 與空穴復(fù)合，從而實現(xiàn)了電子和空穴的高效分離。
  • 全光譜太陽能利用機制 BaTiO3（Eg = 3.30 eV）吸收紫外光，BiFeO3（Eg = 2.29 eV）吸收可見光，CuBi2O4（Eg = 1.76 eV）吸收近紅外光。三種半導(dǎo)體的協(xié)同作用使得復(fù)合催化劑能夠充分利用全光譜太陽能（UV 5% + Vis 45% + NIR 50%），大幅提高了太陽能利用效率。
  • 大 VB 氧化表面增強氧化還原能力 與傳統(tǒng)單 Z 型光催化劑相比，對稱雙 Z 型結(jié)構(gòu)具有兩個更正的 VB（BiFeO3 和 BaTiO3），提供了更大的價帶氧化表面。這不僅促進了電子-空穴分離，還顯著提高了氧化還原能力，使得 h+ 能夠有效氧化 OH? 生成 ·OH，從而高效降解 NFX。

應(yīng)用價值

  • 首次構(gòu)建了對稱雙 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 復(fù)合光催化劑，實現(xiàn)了全光譜太陽能的高效利用。
  • 明確檢出祥鵠 XH-800G 微波水熱合成儀，設(shè)備型號、廠家和反應(yīng)條件完整。
  • 該催化劑對諾氟沙星的降解效率（93.5%）和礦化率（93.2%）均達到較高水平。
  • 催化劑經(jīng)過 5 次循環(huán)后仍保持優(yōu)異穩(wěn)定性，具有良好的實際應(yīng)用潛力。
  • 系統(tǒng)闡明了雙 Z 型異質(zhì)結(jié)的光催化機理，為設(shè)計高效光催化劑提供了新思路。

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Applied Catalysis B-Environmental（2020），使用 XH-800S 開展 光催化降解、Z 型異質(zhì)結(jié) 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括降解效率 2.8%；降解效率 93.5%；降解率 93.5%。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Applied Catalysis B-Environmental，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Construction of novel symmetric double Z-scheme BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 photocatalyst with enhanced solar-light-driven photocatalytic performance for degradation of norfloxacin
Applied Catalysis B-Environmental, 2020
DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119017