Bizmut Oxyiodide mikroküreler çok fonksiyonel su Depuration Fotokatalitik işlemleri için elde etmek için bir Facile sentetik yöntemi
Summary
Bu makalede, siprofloksasin gibi organik kirleticilerin Fotokatalitik Temizleme su UV-A/görünür ışık ışınlama altında gerçekleştirmek için son derece işlevsel bizmut oxyiodide mikroküreler elde etmek için sentetik bir yöntemi.
Abstract
Bizmut oxyhalide (BiOI) güneş ışığı-tahrik-çevre photocatalysis için umut verici bir malzemedir. Malzeme bu tür fiziksel yapısını son derece Fotokatalitik performansını ilgili göz önüne alındığında, bu en işlevsel mimarileri ve böylece, en yüksek Fotokatalitik elde etmek için sentetik yöntemleri standartlaştırmak gereklidir verimlilik. Burada, BiOI mikroküreler solvothermal süreci ile elde etmek için güvenilir bir yol BI (NO3)3 ve potasyum iyodür (KI) öncüleri ve etilen glikol şablon olarak kullanarak raporu. Sentez 18 h için 126 ° C’de bir 150 mL otoklav standartlaştırılmıştır. 2-3 µm boyutunda mesoporous mikroküreler, ilgili belirli bir yüzey alanı (61.3 m2/g) ile sonuçlanır. Daha yüksek sıcaklıklarda Fotokatalitik performans etkisi ile mikroküreler porozite için hafif bir artış yol sentez tepki sürelerinin kısaltılması amorf yapılarda sonuçları. Fotoğraf-aktif malzemelerdir su antibiyotik siprofloksasin bozulması için UV-A/görünür ışık ışınlama altında. Bu yöntem interlaboratory testlerde, Meksika ve Şili araştırma gruplarındaki benzer BiOI mikroküreler alma etkili olduğu göstermiştir.
Introduction
Yarı iletken bir bolluk defa, görünür ışık ışınlama, organik bileşikler düşmesine veya hidrojen1,2şeklinde yenilenebilir enerji üretmek için altında yüksek aktivite ile photocatalysts için amaçlayan sentez. Bizmut oxyhalides BiOX (X = Cl, Br veya) görünür ışık veya simüle güneş ışığı ışınlama3,4onların yüksek Fotokatalitik verimliliği nedeniyle bu tür uygulamalar için aday olan. Bizmut oxyhalides grup boşluk enerji (Eg) halide atom sayısı artış ile azalır; Böylece, BiOI en düşük etkinleştirme enerji görüntüleme malzemedir (Eg 1.8 eV =)5. İyot atomları, bizmut atomlar, Van der Waals kuvvetleri ile gümrüklü Fotokatalitik işlemi4,6uyarının harekete geçirilmesine karşılık ücret taşıyıcılar yarı iletken yüzeye göç iyilik bir elektrik alanı oluşturun. Ayrıca, crystallite mimarisini separa, tion şarj taşıyıcıların kritik bir role sahiptir. (001) uçaktaki son derece odaklı yapıları ve 3D yapılar (örneğin mikroküreler) şarj taşıyıcı ayrılık ışınlama, Fotokatalitik performans7,8,9 artan üzerine kolaylaştırmak , 10 , 11 , 12. bu ışığında, bizmut oxyhalide malzemelerin fotoğraf etkinliği artırmak yapıları elde etmek için güvenilir sentetik yöntemleri geliştirmek gereklidir.
Solvothermal yöntemi, gereğidir, en sık kullanılan ve BiOI mikroküreler13,14,15,16elde etmek için yol okudu. Bu metodolojileri ile ilgili giderleri daha yüksek olmasına rağmen iyonik sıvılar kullanarak bazı yöntemleri de bildirilen17, olmuştur. Microsphere yapısı genellikle bir kademeli [Bi2O2]2 + türler18 ‘ kendi kendine montaj kaynaklanan metalik alkoxides oluşturmak için denetleyici bir ajan gibi davranan etilen glikol gibi organik çözücüler kullanılarak elde edilir , 19. solvothermal rota etilen glikol ile kullanarak sıcaklık ve reaksiyon süresi4,18gibi tepki anahtar parametreleri değiştirerek türleri farklı morfoloji oluşumunu kolaylaştırır. Edebiyat sentetik yöntemlerde çok fotoaktif yapıları elde etmek için zıt bilgiler gösteren BiOI mikroküreler elde etmek için geniş bir gövdesi vardır. Bu ayrıntılı iletişim kuralı BiOI mikroküreler su kirletici Fotokatalitik bozulması çok fonksiyonel elde etmek için güvenilir bir sentetik yöntemi göstermede hedefleniyor. Başarılı bir şekilde bu tür malzemeleri, elde etmek için yeni araştırmacılar yardım sentez işlemle ilişkili en ortak tuzaklar kaçınmak istiyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz öncüleri karışımı kritik adımı BiOI mikroküreler solvothermal sentezi olarak düşünün. KI çözüm çok yavaş bir damlama BI (NO3)3 çözüm (en fazla 1 mL/dk), içine mesoporous mikroküreler, yavaş oluşumu sağlar beri ve [Bi2O2]+ 2 plaka, kendinden montajlı elde etmek çok önemlidir , bağ BiOI laminat oluşturmak için iyot atomları ile izledi. Lamellae (şekil 1). solvothermal adım mikroküreler tuğla vardır…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Secretaría de Ciencia teşekkür etmek istiyorum, Tecnología e Innovación de la Ciudad de México kaynaklar için bu çalışma sayesinde tarafından finanse edilen proje SECITI/047/2016 ve Ulusal Fon bilimsel ve teknolojik gelişme için yürütmek sağlanan Şili (FONDECYT 11170431).
Materials
| Bismuth(III) nitrate pentahydrate | Sigma Aldrich | 383074 | ACS reagent, ≥98.0% |
| Potassium iodide | Sigma Aldrich | 746428 | ACS reagent, ≥98.0% |
| Ethylene glycol | Sigma Aldrich | 324558 | Anhydrous, 99.8% |
| Ethanol | Meyer | 5405 | Technical Grade, 96% |
| Ciprofloxacin | Sigma Aldrich | 17850 | HPLC, ≥98.0% |
| Cary 5000 UV-Vis-NIR spectrophotometer | Agilent | Used for the Band gap determination by the Tauc model. | |
| JSM-5600 Scanning Electron Microscope | JOEL | Used for the SEM images. | |
| Autosob-1 | Qantachrome Instruments | Used for the determination of surface area and pore diameter. | |
| TOC-L Total Organic Carbon Analyzer | Shimadzu | Used for determination of total organic carbon in water samples. | |
| Bruker AXS D8 Advance – X-ray Diffraction | Bruker | Determination of crystal structure and crystallite size |
Referenzen
- Yu, C., Zhou, W., Liu, H., Liu, Y., Dionysiou, D. D. Design and fabrication of microsphere photocatalysts for environmental purification and energy conversion. Chemical Engineering Journal. 287, 117-129 (2016).
- Wang, H., et al. Semiconductor heterojunction photocatalysts: Design, construction, and photocatalytic performances. Chemical Society Reviews. 43 (15), 5234-5244 (2014).
- Chou, S. Y., Chen, C. C., Dai, Y. M., Lin, J. H., Lee, W. W. Novel synthesis of bismuth oxyiodide/graphitic carbon nitride nanocomposites with enhanced visible-light photocatalytic activity. RSC Advances. 6, 33478-33491 (2016).
- Siao, C. W., et al. Controlled hydrothermal synthesis of bismuth oxychloride/bismuth oxybromide/bismuth oxyiodide composites exhibiting visible-light photocatalytic degradation of 2-hydroxybenzoic acid and crystal violet. Journal of Colloid and Interface Science. 526, 322-336 (2018).
- Meng, X., Zhang, Z. Bismuth-based photocatalytic semiconductors: Introduction, challenges and possible approaches. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 423, 533-549 (2016).
- Wang, Y., Deng, K., Zhang, L. Visible light photocatalysis of BiOI and its photocatalytic activity enhancement by in situ ionic liquid modification. Journal of Physical Chemistry C. 115 (29), 14300-14308 (2011).
- Xiao, X., Zhang, W. De Facile synthesis of nanostructured BiOI microspheres with high visible light-induced photocatalytic activity. Journal of Materials Chemistry. 20 (28), 5866-5870 (2010).
- Chen, C. C., et al. Bismuth oxyfluoride/bismuth oxyiodide nanocomposites enhance visible-light-driven photocatalytic activity. Journal of Colloid and Interface Science. 532, 375-386 (2018).
- Xia, J., et al. Self-assembly and enhanced photocatalytic properties of BiOI hollow microspheres via a reactable ionic liquid. Langmuir. 27 (3), 1200-1206 (2011).
- Mera, A. C., Contreras, D., Escalona, N., Mansilla, H. D. BiOI microspheres for photocatalytic degradation of gallic acid. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 318, 71-76 (2016).
- Pan, M., Zhang, H., Gao, G., Liu, L., Chen, W. Facet-dependent catalytic activity of nanosheet-assembled bismuth oxyiodide microspheres in degradation of bisphenol A. Environmental Science and Technology. 49 (10), 6240-6248 (2015).
- Hu, J., et al. Solvents mediated-synthesis of BiOI photocatalysts with tunable morphologies and their visible-light driven photocatalytic performances in removing of arsenic from water. Journal of Hazardous Materials. 264, 293-302 (2014).
- Ye, L., Su, Y., Jin, X., Xie, H., Zhang, C. Recent advances in BiOX (X = Cl, Br and I) photocatalysts: Synthesis, modification, facet effects and mechanisms. Environmental Science: Nano. 1 (2), 90-112 (2014).
- Qin, X., et al. Three dimensional BiOX (X=Cl, Br and I) hierarchical architectures: Facile ionic liquid-assisted solvothermal synthesis and photocatalysis towards organic dye degradation. Materials Letters. 100, 285-288 (2013).
- Chou, S. Y., et al. A series of BiO x I y/GO photocatalysts: synthesis, characterization, activity, and mechanism. RSC Advances. 6 (86), 82743-82758 (2016).
- Shi, X., Chen, X., Chen, X., Zhou, S., Lou, S. Solvothermal synthesis of BiOI hierarchical spheres with homogeneous sizes and their high photocatalytic performance. Materials Letters. 68, 296-299 (2012).
- Di, J., et al. Reactable ionic liquid-assisted rapid synthesis of BiOI hollow microspheres at room temperature with enhanced photocatalytic activity. Journal of Materials Chemistry A. 2 (38), 15864-15874 (2014).
- Ren, K., et al. Controllable synthesis of hollow/flower-like BiOI microspheres and highly efficient adsorption and photocatalytic activity. CrystEngComm. 14 (13), 4384-4390 (2012).
- Lei, Y., et al. Room temperature, template-free synthesis of BiOI hierarchical structures: Visible-light photocatalytic and electrochemical hydrogen storage properties. Dalton Transactions. 39 (13), 3273-3278 (2010).
- Montoya-Zamora, J. M., Martínez-de la Cruz, A., López Cuéllar, E. Enhanced photocatalytic activity of BiOI synthesized in presence of EDTA. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 75, 307-316 (2017).
- He, R., Zhang, J., Yu, J., Cao, S. Room-temperature synthesis of BiOI with tailorable (0 0 1) facets and enhanced photocatalytic activity. Journal of Colloid and Interface Science. 478, 201-208 (2016).
- Song, J. M., Mao, C. J., Niu, H. L., Shen, Y. H., Zhang, S. Y. Hierarchical structured bismuth oxychlorides: self-assembly from nanoplates to nanoflowers via a solvothermal route and their photocatalytic properties. CrystEngComm. 12, 3875-3881 (2010).
- Mera, A. C., Váldes, H., Jamett, F. J., Meléndrez, M. F. BiOBr microspheres for photocatalytic degradation of an anionic dye. Solid State Science. 65, 15-21 (2017).
- Kong, X. Y., Lee, W. C., Ong, W. J., Chai, S. P., Mohamed, A. R. Oxygen-deficient BiOBr as a highly stable photocatalyst for efficient CO2 reduction into renewable carbon-neutral fuels. ChemCatChem. 8, 3074-3081 (2016).
