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新型对称双 z 方案 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 光催化剂的构建及增强的太阳能光催化性能降解诺氟沙星

该研究发表于 Applied Catalysis B-Environmental（2020），使用 XH-800S 开展 光催化降解、Z 型异质结 研究，关键结果包括降解效率 2.8%；降解效率 93.5%；降解率 93.5%。

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论文编号 338
应用方向 光催化降解、Z 型异质结、抗生素废水处理、太阳能利用、纳米材料合成
关键结果 降解效率 2.8%
核心条件 温度 210 °C / 180 °C / 280 °C
论文编号
338
期刊
Applied Catalysis B-Environmental
影响因子
19.503
中科院分区
1 区
发表年份
2020
DOI
10.1016/j.apcatb.2020.119017
设备型号
XH-800S
作者单位
辽宁大学；辽宁大学环境学院；美国辛辛那提大学化学与环境工程系
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 型异质结 抗生素废水处理 太阳能利用 纳米材料合成

事实快照

  • 论文：新型对称双 z 方案 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 光催化剂的构建及增强的太阳能光催化性能降解诺氟沙星
  • 设备：XH-800S
  • 期刊与分区：Applied Catalysis B-Environmental，中科院 1 区
  • 核心条件：温度 210 °C / 180 °C / 280 °C；时间 30.0 min
  • 关键结果：降解效率 2.8%；降解效率 93.5%；降解率 93.5%
  • 用途：可作为 光催化降解、Z 型异质结 的论文证据页。

研究摘要

论文摘要明确指出，作者构建了一种对称双 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 复合光催化剂，用于光催化降解诺氟沙星。该催化剂的光吸收范围扩展至紫外-可见和近红外光区，能够有效利用全光谱太阳能。特别是，该复合光催化剂具有大的价带氧化表面，促进了电子-空穴分离，提高了氧化还原能力。在模拟太阳光照射下，BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 对 2.5 mg/L NFX 的降解率在 1.0 h 内达到 93.5%，矿化率达到 93.2%。此外，该催化剂经过 5 次循环后仅损失 2.8% 的降解效率，表现出优异的稳定性。

研究背景与解决的问题

论文摘要明确指出，作者构建了一种对称双 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 复合光催化剂，用于光催化降解诺氟沙星。

设备应用与实验条件

项目参数
温度210 °C / 180 °C / 280 °C
时间30.0 min

关键结果

降解效率 2.8%
降解效率 93.5%
降解率 93.5%
矿化率 93.2%
指标结果
降解效率2.8%
降解效率93.5%
降解率93.5%
矿化率93.2%

机制/方法亮点

  • 对称双 Z 型异质结促进电子-空穴高效分离 在对称双 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 光催化系统中，CuBi2O4（CB = -0.63 eV）作为光还原系统（PS I），BiFeO3（VB = +2.64 eV）和 BaTiO3（VB = +3.38 eV）作为光氧化系统（PS II）。在太阳光照射下，三种半导体均被激发产生电子-空穴对。BiFeO3 CB 上的电子迁移至 CuBi2O4 的 VB 与空穴复合，BaTiO3 CB 上的电子也迁移至 CuBi2O4 的 VB 与空穴复合，从而实现了电子和空穴的高效分离。
  • 全光谱太阳能利用机制 BaTiO3（Eg = 3.30 eV）吸收紫外光，BiFeO3（Eg = 2.29 eV）吸收可见光，CuBi2O4（Eg = 1.76 eV）吸收近红外光。三种半导体的协同作用使得复合催化剂能够充分利用全光谱太阳能（UV 5% + Vis 45% + NIR 50%），大幅提高了太阳能利用效率。
  • 大 VB 氧化表面增强氧化还原能力 与传统单 Z 型光催化剂相比，对称双 Z 型结构具有两个更正的 VB（BiFeO3 和 BaTiO3），提供了更大的价带氧化表面。这不仅促进了电子-空穴分离，还显著提高了氧化还原能力，使得 h+ 能够有效氧化 OH⁻ 生成 ·OH，从而高效降解 NFX。

应用价值

  • 首次构建了对称双 Z 型 BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3 复合光催化剂，实现了全光谱太阳能的高效利用。
  • 明确检出祥鹄 XH-800G 微波水热合成仪，设备型号、厂家和反应条件完整。
  • 该催化剂对诺氟沙星的降解效率（93.5%）和矿化率（93.2%）均达到较高水平。
  • 催化剂经过 5 次循环后仍保持优异稳定性，具有良好的实际应用潜力。
  • 系统阐明了双 Z 型异质结的光催化机理，为设计高效光催化剂提供了新思路。

相关仪器推荐

XH-800SE 微波水热合成仪
XH-800SE 微波水热合成仪

常见问题

这篇论文使用了哪种设备？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心发现是什么？
该研究发表于 Applied Catalysis B-Environmental（2020），使用 XH-800S 开展 光催化降解、Z 型异质结 研究，关键结果包括降解效率 2.8%；降解效率 93.5%；降解率 93.5%。
该研究发表在哪个期刊？
发表于 Applied Catalysis B-Environmental，中科院 1 区。
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