Valence-mixed iron phthalocyanines/(1 0 0) Bi2MoO6 nanosheet Z-scheme heterojunction catalysts for efficient visible-light degradation of 2-chlorophenol via preferential dechlorination

doi:10.1016/j.cej.2022.135786

論文編號(hào): 467
期刊: Chemical Engineering Journal
影響因子: 16.744
中科院分區(qū): 1 區(qū)
發(fā)表年份: 2022
DOI: 10.1016/j.cej.2022.135786
設(shè)備型號(hào): XH-800S
作者單位: 黑龍江大學(xué)；黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院、功能無機(jī)材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、催化技術(shù)國際聯(lián)合研究中心；黑河學(xué)院理學(xué)院
Heilongjiang University; Key Laboratory of Functional Inorganic Materials Chemistry (Ministry of Education), School of Chemistry and Materials Science, International Joint Research Center for Catalytic Technology, Heilongjiang University, Harbin 150080, PR China; School of Science, Heihe University, Heihe 164300, PR China
研究方向: 光催化環(huán)境修復(fù) 氯代酚優(yōu)先脫氯微波水熱納米材料制備異質(zhì)結(jié)光催化劑

事實(shí)快照

論文：價(jià)態(tài)混合酞菁鐵/(1 0 0)Bi2MoO6 納米片 z -圖式異質(zhì)結(jié)催化劑通過優(yōu)先脫氯在可見光下高效降解 2-氯苯酚
設(shè)備：XH-800S
期刊與分區(qū)：Chemical Engineering Journal，中科院 1 區(qū)
核心條件：溫度 180 ℃ / 80 ℃；時(shí)間 20 min
關(guān)鍵結(jié)果：可見光活性 4.5 倍；活性 2 倍
用途：可作為光催化環(huán)境修復(fù)、氯代酚優(yōu)先脫氯的論文證據(jù)頁。

研究摘要

作者針對(duì) 2-CP 這類高風(fēng)險(xiǎn)氯代酚污染物，聚焦“選擇性吸附不足、光生載流子分離效率有限”兩大難題，構(gòu)建了超薄 (100) 晶面暴露 Bi2MoO6 (BMO) 納米片，并通過 FePc 組裝和 H2 熱處理形成 H-FePc/BMO 異質(zhì)結(jié)。論文指出，該 BMO 納米片可通過與 Cl 的相互作用實(shí)現(xiàn)對(duì) 2-CP 的選擇性吸附，而最優(yōu) H-FePc/BMO 的可見光活性較 BMO 和 FePc/BMO 分別提高 4.5 倍和 2.5 倍。多種表征和電化學(xué)結(jié)果共同證明，增強(qiáng)的催化活性來源于接近 100% 的優(yōu)先脫氯、Z-scheme 電荷分離以及 Fe0/Fe2+ 混合價(jià)態(tài)促進(jìn)的 O2 活化。

研究背景與解決的問題

作者針對(duì) 2-CP 這類高風(fēng)險(xiǎn)氯代酚污染物，聚焦“選擇性吸附不足、光生載流子分離效率有限”兩大難題，構(gòu)建了超薄 (100) 晶面暴露 Bi2MoO6 (BMO) 納米片，并通過 FePc 組裝和 H2 熱處理形成 H-FePc/BMO 異質(zhì)結(jié)。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目	參數(shù)
溫度	180 ℃ / 80 ℃
時(shí)間	20 min

關(guān)鍵結(jié)果

可見光活性 4.5 倍

活性 2 倍

指標(biāo)	結(jié)果
可見光活性	4.5 倍
活性	2 倍

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

(100) 晶面 Bi2MoO6 表面暴露更多 Bi 原子，可與 2-CP 中的 Cl 發(fā)生 Bi-Cl 相互作用，從而強(qiáng)化對(duì)目標(biāo)污染物的選擇性吸附。
在這種選擇性吸附基礎(chǔ)上，BMO 價(jià)帶中的光生空穴更容易直接斷裂 C-Cl 鍵，觸發(fā)優(yōu)先脫氯路徑，而不是先走非選擇性自由基氧化。
FePc 與 BMO 之間匹配的能帶結(jié)構(gòu)構(gòu)成 Z-scheme 電荷轉(zhuǎn)移路徑，使電子和空穴能夠在空間上有效分離，并保持較高的氧化還原勢(shì)能。
H2 后處理將部分 Fe2+ 進(jìn)一步調(diào)控為 Fe0/Fe2+ 混合價(jià)態(tài)，這一變化增強(qiáng)了 FePc 位點(diǎn)對(duì) O2 的吸附和活化能力。
體系中 h+ 是主導(dǎo)活性物種，?O2? 參與后續(xù)深度氧化，而 ?OH 和 1O2 貢獻(xiàn)相對(duì)有限，最終實(shí)現(xiàn)“優(yōu)先脫氯 + 深度降解”協(xié)同機(jī)制。

應(yīng)用價(jià)值

借助祥鵠 XH-800S，在 180 ℃、20 min 內(nèi)快速制備出高質(zhì)量超薄 (100) 晶面 Bi2MoO6 納米片。
將晶面調(diào)控、FePc 組裝和 H2 后處理三步聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建出高活性 H-FePc/BMO Z-scheme 光催化體系。
在 2-CP 去除中不僅提升總體活性，還實(shí)現(xiàn)了接近 100% 的優(yōu)先脫氯，兼顧效率與選擇性。
通過 Raman、XPS、EPR、光電化學(xué)、離子色譜和原位 FT-IR 等證據(jù)完整支撐機(jī)理判斷。

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 Chemical Engineering Journal（2022），使用 XH-800S 開展光催化環(huán)境修復(fù)、氯代酚優(yōu)先脫氯研究，關(guān)鍵結(jié)果包括可見光活性 4.5 倍；活性 2 倍。

該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？

發(fā)表于 Chemical Engineering Journal，中科院 1 區(qū)。

引用信息
Valence-mixed iron phthalocyanines/(1 0 0) Bi2MoO6 nanosheet Z-scheme heterojunction catalysts for efficient visible-light degradation of 2-chlorophenol via preferential dechlorination
Chemical Engineering Journal, 2022
DOI: 10.1016/j.cej.2022.135786