Page 148 - 《精细化工》2022年第12期

第 39 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.39, No.12
2 022 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2022

催化与分离提纯技术
Fe 掺杂 Bi TiO 光催化剂的制备及光催化性能
20
12

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李明月，李会鹏 ，赵 华，蔡天凤
（辽宁石油化工大学 石油化工学院，辽宁 抚顺 113001）

摘要：以 Bi(NO 3 ) 3 •5H 2 O、钛酸四丁酯和 FeCl 3 为原料，采用水热-煅烧法制备 Fe 掺杂的 Bi 12 TiO 20 光催化剂
（Fe-Bi 12 TiO 20 ），使用 XRD、UV-Vis DRS、SEM、氮气吸附-脱附、XPS 对其进行了表征，并将其用于光催化
降解亚甲基蓝（MB）。结果表明，当 Fe 的掺杂量为 5%〔以 Bi(NO 3 ) 3 •5H 2 O 和钛酸四丁酯的总质量为基准，下
同〕时，制得的催化剂（记为 5% Fe-BTO）投加量为 0.05 g 时，其对质量浓度为 10 mg/L（溶液体积 50 mL）
MB 的降解率达到 98.95%。经过 Fe 掺杂后，Fe-Bi 12 TiO 20 光催化剂形成了新的杂化能级，吸收带边界发生红移，
进而提高催化剂的光催化活性，Fe 以+3 和+2 价掺杂于 Bi 12 TiO 20 晶体中。Fe-Bi 12 TiO 20 光催化剂经过重复使用 5
–
+
次后，对 MB 的降解率仍可达 88%以上，具有优秀的光催化稳定性能。空穴（h ）和超氧自由基（•O 2 ）是光催
化降解过程中的主要活性物种。
关键词：掺杂；Bi 12 TiO 20 ；亚甲基蓝；降解；水热法；催化技术
中图分类号：X703；O643.36；O644.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 12-2514-07

Preparation and photocatalytic properties of Fe-doped
Bi 12TiO 20 photocatalyst

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LI Mingyue, LI Huipeng , ZHAO Hua, CAI Tianfeng
（School of Petrochemical Engineering, Liaoning Petrochemical University, Fushun 113001, Liaoning, China）

Abstract: Fe-doped Bi 12TiO 20 photocatalyst (Fe-Bi 12TiO 20) was prepared from Bi(NO 3) 3•5H 2O, tetrabutyl
orthotitanate [(C 4H 9O) 4Ti] and FeCl 3 by hydrothermal reaction-calcination process, characterized by XRD,
UV-Vis DRS, SEM, nitrogen adsorption-desorption and XPS, and evaluated on its photocatalytic
degradation of methylene blue (MB). The results showed that, when the doping amount of Fe [based on the
total mass of Bi(NO 3) 3•5H 2O and (C 4H 9O) 4Ti, the same below] was 5% and the prepared catalyst (denoted
as 5% Fe-BTO) dosage was 0.05 g, the degradation rate of MB in a 50 mL solution with a mass
concentration of 10 mg/L reached 98.95%. Fe dopant, at +3 and +2 valence, in Bi 12TiO 20 crystal made the
hybrid energy reach a new level, the absorption band boundary red-shifted, and photocatalytic activity
improved. After recycled 5 times, Fe-Bi 12TiO 20 still maintained a degradation rate of MB >88%, indicating
+
–
excellent photocatalytic stability. Holes (h ) and superoxide radicals (•O 2 ) were the main active species
during photocatalytic degradation process.
Key words: doping; Bi 12TiO 20; methylene blue; degradation; hydrothermal method; catalysis technology

[4]
近年来，随着工业、农业以及药业的发展，越 方面具有明显优势 。TiO 2 作为最具代表性的光催
来越多的有机污染物排入水体，如染料、抗生素等， 化材料，具有稳定性高、制备简单、成本低廉等优
[5]
造成了严重的水污染问题。这些污染物化学性质稳 点，在紫外光下对污染物表现出较好的降解效果 。
[1]
定、结构复杂、难以自然降解 。光催化技术可以 但是 TiO 2 只能吸收紫外光，而紫外光区光能仅占总
作为降解有机污染物的有效方法 [2-3] 。该技术具有价 太阳能的 8%左右，这使得 TiO 2 光催化降解污染物
[6]
格低廉、操作简便且效率高等优点，在降解污染物 时光能的利用率太低 。为了进一步提高对太阳能

收稿日期：2022-04-12; 定用日期：2022-07-19; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220337
基金项目：辽宁省自然基金指导计划项目（2019-ZD-0057）
作者简介：李明月（1998—），女，硕士生，E-mail：3417044954@qq.com。联系人：李会鹏（1973—），男，教授，E-mail：fslhp@sina.com。