Dieser Artikel beschreibt eine synthetische Methode zur Wismut Oxyiodide Mikrosphären, erhalten die hochfunktionelle photokatalytischen Abbau von organischen Schadstoffen, wie z. B. Ciprofloxacin, in Wasser unter UV-A/sichtbar Lichteinstrahlung durchzuführen sind.
Wismut Oxyhalide (BiOI) ist ein vielversprechendes Material für Sonnenlicht-getrieben-Umwelt Photokatalyse. Angesichts der Tatsache, dass die physikalische Struktur dieser Art von Materialien hoch, seine photokatalytischen Leistung zusammenhängt, ist es notwendig, die synthetischen Methoden zu standardisieren, um die funktionellsten Architekturen und damit die höchste photokatalytische zu erhalten Effizienz. Hier berichten wir eine zuverlässige Route BiOI Mikrosphären über den Solvothermal-Prozess zu erhalten, Bi (Nr.3)3 und Kaliumjodid (KI) als Vorläufer und Ethylenglykol als Vorlage verwenden. Die Synthese ist ein 150 mL Autoklaven bei 126 ° C für 18 h standardisiert. Dies führt zu 2-3 µm Größe mesoporösen Mikrosphären, mit einer entsprechenden spezifischen Oberfläche (61,3 m2/g). Verkürzung der Reaktionszeiten bei der Synthese entstehen amorphe Strukturen, während höhere Temperaturen zu einem leichten Anstieg in der Porosität der Mikrosphären, ohne Wirkung in der photokatalytischen Leistung führen. Die Materialien sind Foto-aktiv unter UV-A/sichtbar Lichteinstrahlung für den Abbau von dem Antibiotikum Ciprofloxacin in Wasser. Diese Methode hat gezeigt, um wirksam bei Ringversuchen erhalten ähnliche BiOI Mikrosphären in mexikanische und chilenische Forschungsgruppen.
Eine Fülle von Halbleitern hat bisher synthetisiert anstreben Photokatalysatoren mit hoher Aktivität unter sichtbaren Lichteinstrahlung, organische Verbindungen abgebaut oder zur Erzeugung erneuerbarer Energien in Form von Wasserstoff1,2. Wismut Oxyhalides BiOX (X = Cl, Br oder I) sind Kandidaten für solche Anwendungen aufgrund ihrer hohen photokatalytische Effizienz unter sichtbaren Licht oder simulierten Sonnenlicht Bestrahlung3,4. Die Band Lücke Energie (E-g) der Wismut Oxyhalides verringert sich mit der Zunahme der Ordnungszahl des das Halogenid; BiOI ist also das Material, die Anzeige der niedrigsten Aktivierungsenergie (E-g = 1,8 eV)5. Jodid Atome, verbunden über Van-Der-Waals-Kraft, Wismut Atome, erstellen Sie ein elektrisches Feld, das die Migration der Ladungsträger, die Halbleiterfläche Auslösung der photokatalytischen Prozess4,6begünstigt. Darüber hinaus hat die Architektur der Kristallit eine entscheidende Rolle in der Trennung, Tion der Ladungsträger. Hochorientierte Strukturen in der Ebene (001) und 3D (z. B. Mikrosphären) erleichtern die Ladungstrennung Träger nach Bestrahlung, Erhöhung der photokatalytischen Leistung7,8,9 , 10 , 11 , 12. vor diesem Hintergrund ist es notwendig, entwickeln zuverlässige synthetischen Methoden, um Strukturen zu erhalten, die die Foto-Aktivität der Wismut Oxyhalide Materialien zu steigern.
Die Solvothermal-Methode ist bei weitem die am häufigsten verwendet und studierte Route BiOI Mikrosphären13,14,15,16zu erhalten. Einige Methoden mit ionischen Flüssigkeiten wurden auch berichtet17, obwohl die Ausgaben im Zusammenhang mit diesen Methoden höher sein können. Mikrosphären Struktur ergibt sich in der Regel mit organischen Lösungsmitteln wie Ethylenglykol, fungiert als koordinierende Agent metallischen Alkoholate, wodurch eine schrittweise selbst-Montage [Bi2O2]2 + Arten18 bilden , 19. über die Solvothermal-Route mit Ethylenglykol erleichtert die Ausbildung der verschiedenen Morphologien durch Veränderung der wichtigsten Parameter bei der Reaktion, wie z. B. Temperatur und Reaktionszeit4,18. Es gibt eine breite Fülle an Literatur auf synthetische Methoden zu BiOI Mikrosphären, die gegensätzliche Informationen hoch photoaktiven Strukturen zu erreichen zeigt. Dieses ausführliche Protokoll zielt zeigt eine zuverlässige synthetische Methode BiOI Mikrosphären hochfunktionelle beim photokatalytischen Abbau von Schadstoffen im Wasser zu erhalten. Wollen wir helfen, neue Forscher erfolgreich erhalten diese Art von Materialien, die häufigsten Fallstricke, verbunden mit dem Syntheseprozess zu vermeiden.
Wir betrachten die Mischung der Ausgangsstoffe als der entscheidende Schritt bei der Solvothermal Synthese von BiOI Mikrosphären. Ein sehr langsam tropft der KI-Lösung in die Bi (Nr.3)3 -Lösung (bei einem Maximum von 1 mL/min) ist entscheidend für die mesoporösen Mikrosphären zu erhalten, da es die langsame Bildung ermöglicht und Selbstorganisation der [Bi2O2]+ 2 Platten , gefolgt von der Bindung an die Jodid-Atome bilden die BiOI Laminate. Die Lamellen sind d…
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren der Secretaría de Ciencia Danke, Tecnología e Innovación De La Ciudad de México für die Ressourcen zur Verfügung gestellt, um die Durchführung dieser Arbeit durch das geförderte Projekt SECITI/047/2016 und die nationalen Mittel für wissenschaftliche und technologische Entwicklung Chile (FONDECYT 11170431).
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 |