利用簡(jiǎn)單的共沉淀法在室溫條件下制備了磁性空心蜂窩狀的BiOI/Fe₃O₄光催化劑,采用X射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、紫外-可見(jiàn)光漫反射譜儀（UV-vis）、N₂吸附-解析BET技術(shù)和振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)（VSM）等儀器對(duì)其進(jìn)行表征,并在可見(jiàn)光下催化降解雙酚S（BPS）。結(jié)果表明,催化劑量為1.0 g·L-1、pH為9.0時(shí),對(duì)BPS的去除率最高,可見(jiàn)光照90 min,BiOI/Fe₃O₄復(fù)合光催化劑對(duì)BPS的去除率可達(dá)90.6%。反應(yīng)結(jié)束后,復(fù)合光催化劑在外加磁場(chǎng)作用下從反應(yīng)體系中分離,循環(huán)實(shí)驗(yàn)5次后,其光催化效率仍保持在85.0%以上,表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。降解過(guò)程主要包含羥基自由基和光生空穴的氧化作用。沉淀法制備Bi OI/Fe₃O₄簡(jiǎn)單可靠,條件可控,所制備的Bi OI/Fe₃O₄具有良好的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2016,10(11)北大核心CSCD

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BiOI/Fe3O4催化劑的X射線衍射譜圖

間接帶隙材料，其值為4。以(αhν)1/2對(duì)hν作圖，可求得BiOI/Fe3O4的能隙值為1．63eV，而B(niǎo)iOI的能隙值為1．85eV。復(fù)合材料能隙值的降低同樣印證了其光催化性能的增強(qiáng)。2．1．4N2吸附-脫附分析圖4(a)為制備的BiOI/Fe3O4復(fù)合材料的孔徑分布和氮?dú)馕矫摳角€。等溫線是典型的第IV類，屬于介孔復(fù)合材料。由表1及圖4(b，c)得知，BiOI、和Fe3O4的BET比表面積分別為2．71和105．34m2·g－1，其相應(yīng)的孔徑大小分別是12．45和18．16nm。復(fù)合材料BiOI/Fe3O4的比表面積為圖3單體BiOI與BiOI/Fe3O4復(fù)合材料的紫外-可見(jiàn)漫反射圖譜(小圖:BiOI和BiOI/Fe3O4對(duì)應(yīng)的能帶圖)Fig．3UV-visdiffusereflectancespectraofBiOIandBiOI/Fe3O4composites(inset:bandgapofBiOIandBiOI/Fe3O4)20．09m2·g－1，低于Fe3O4而高于BiOI，其對(duì)應(yīng)的孔徑大小為23．55nm。從BJH孔徑分布來(lái)看，合成材料的孔徑大部分位于2～50nm之間，材料的比表面積和孔容相對(duì)較大，表明BiOI/Fe3O4復(fù)合材料具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)。介孔復(fù)合材料具有相對(duì)較大的表面積，能夠提供更多的活性位點(diǎn)，同時(shí)適當(dāng)?shù)目讟?gòu)造有利于光的透過(guò)，可有效地抑制電子和空穴的復(fù)合，促使光催化活性得到了增強(qiáng)。表1BiOI/Fe3O4和BiOI催化劑的吸附特性Table1AdsorptionpropertiesofBiOI/Fe3O4andBiOIcatalysts樣品比表面積/(m2·g－1)總孔容/(m2·g－1)BiOI/Fe3O420．090．10BiOI2．710．0042Fe3O4105．340．102．1．5磁性分析本實(shí)驗(yàn)樣品的磁滯曲線如圖5所示，F(xiàn)e3O4粒子的飽和磁化強(qiáng)度為57．35emu·g－1，BiOI/Fe3O4的飽和磁化?

Fig．4Nitrogenadsorption-desorptionisothermandporesizedistribution(inset)ofsamples18．20%;與單體BiOI相比，制備的磁性復(fù)合材料的光催化活性最高，在可見(jiàn)光照射下BPS的去除率高達(dá)90．60%。由于Fe3O4為n型半導(dǎo)體，而B(niǎo)iOI為p型半導(dǎo)體，二者復(fù)合形成了p-n異質(zhì)結(jié)，促進(jìn)了光生電子和空穴的快速分離，使復(fù)合材料的光催化活性得到了極大的提升。另外，復(fù)合材料獨(dú)特的介孔結(jié)構(gòu)也有利于對(duì)BPS的吸附從而導(dǎo)致光催化活性的增強(qiáng)。2．3影響因素分析2．3．1催化劑用量影響圖7表明了不同催化劑加入量對(duì)BPS去除效圖5BiOI和BiOI/Fe3O4樣品的飽和磁滯回線Fig．5MagnetichysteresisloopsofBiOIandBiOI/Fe3O4samples圖6不同催化劑對(duì)BPS的光催化降解效率對(duì)比Fig．6ComparisonofBPSphotocatalyticdegradationbydifferentcatalysts率的影響。當(dāng)濃度達(dá)到1．0g·L－1時(shí)，BPS的降解效率達(dá)到最佳值。在達(dá)到最佳值之前，催化劑濃度范圍為0．1～1．0g·L－1。隨著催化劑濃度的增大，催化劑表面與污染物的接觸面增大，表面活性位點(diǎn)對(duì)BPS的吸附也隨之增多，其催化降解效率逐漸增大。隨著催化劑濃度的繼續(xù)增大，BPS降解效率降低。這可能是由于水溶液中催化劑用量過(guò)大，致使可見(jiàn)光透光率下降，光照不能很好的照射到催化劑表面，活性位點(diǎn)減少，導(dǎo)致光催化效率降低［17-18］。另一方面，過(guò)多的催化劑容易導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象的出現(xiàn)，也會(huì)使其光催化效率下降［19］。2．3．2pH影響在pH=3．0～13．0范圍內(nèi)，考察了初始pH對(duì)BPS降解的影響，如圖8所示。催化劑的光降解動(dòng)力學(xué)遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，由此可得出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)(k):ln(C0/C)=kt式中:t為反應(yīng)時(shí)間(min)，C0為BPS的初始濃度6353

【參考文獻(xiàn)】：
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