Bi1-xRexFeO3纳米粉末制备及光催化处理模拟刚果红废水研究

来源 :新疆农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:clhsmith001
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为应对我国水体有机污染物的污染,处理刚果红染料废水,从根本上解决有机污染通过食物链进入人体的问题。本文利用凝胶溶胶法分别制备出掺杂不同含量Y、La的BiFeO3光催化纳米粉末,利用XRD、SEM、FT-IR、UV-8000、VSM等对其进行表征分析,并在室温下分别进行光催化降解刚果红和COD的实验,研究不同Y、La的掺杂量对BiFeO3粉末的结构、光学、磁性及光催化性能等的影响,探究BixRe1-xFeO3光催化剂降解水中有机污染物的基本规律及影响因素,阐明该催化剂与有机污染物在光催化降解过程中的相互作用机理。结果显示:(1)掺杂BFO光催化剂呈球状具有较小的粒径,不仅影响了BFO的磁性,还使其带隙减小。BFO光催化降解刚果红溶液时,纯铁酸铋对刚果红的降解率为30%左右;Y5样品对刚果红的去除率可达到86%,比纯铁酸铋的降解效果提高了56%;La5样品在光催化60min可将20mg/L的200m L刚果红溶液完全降解,比同一时间的纯BFO的催化效率提高85.7%,同时La7.5样品在光催化120min时对刚果红溶液的降解率也可达到90%。综上所述,掺杂的BixRe1-xFeO3光催化剂的催化效果明显提高,同时掺La的催化剂光催化比掺Y的效果更好。刚果红浓度与其初始浓度之比(Ct/C0)随时间的变化成指数关系,符合拟一级反应动力学方程。(2)纯BFO光催化降解废水溶液后,COD浓度减少了17%,加入Y5样品后COD的浓度降低了31%,而加入La5样品后COD的浓度降低了40%。与刚果红降解实验结果一致,BFO催化剂对水中的COD浓度也有一定的降解作用,掺杂后比纯铁酸铋对COD的降解效果更好,其中掺La的催化效果更好。(3)光催化机理探究实验表明,加入草酸铵以后,掺杂Y、La后的催化剂对刚果红的降解率分别为为43.6%、52%;加入叔丁醇后降解率分别为87%、82%;加入过氧化氢酶后降解率分别为91.6%、95%左右。由此可知复合光催化剂光催化降解刚果红时起主要作用的活性物质是空穴。综上所述,通过控制Y、La的掺杂量,能够增强可见光响应能力,有效抑制电子-空穴对的复合,提高光催化降解效率。
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