本技术涉及一种Co掺杂空心球型压电催化剂的制备技术。该技术通过将铁盐、铋盐和钴盐混合于异丙醇与丙三醇的溶剂体系中,经过180至250摄氏度的水热处理12小时,成功制备出具有优异催化性能的Co掺杂空心球型压电催化剂。
背景技术
高级氧化工艺(AOPs)作为一种有效的污染物矿化处理方法引起了研究者越来越多的关注。目前,高级氧化法包括芬顿氧化、类芬顿氧化、光催化氧化、电化学氧化、氯气氧化、臭氧氧化、超声辐照等。这些传统的氧化工艺大都存在能耗高、反应条件苛刻、污染物处理不彻底等缺点。其中,基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺因其在较广的pH范围内拥有高效率降解废水中难降解有机物的能力而受到欢迎。通常,PMS的激活可以通过输入能量或化学物质(例如热、光、超声、碱和低价过度金属)来实现。过氧化物类高级氧化剂由于其高氧化能力和低成本等优势,在降解废水中抗生素方面具有巨大潜力,过氧化物键可以通过能量和电子转移反应、夺氢反应或亲电加成反应、生成高活性的活性氧物质(ROS)。在活化PMS的高级氧化技术中,自由基途径和非自由基途径在污染物降解过程中起着至关重要的作用。然而,基于PMS的高级氧化技术的电荷分离性能差,活性中心再生动力学缓慢,限制了其在环境治理中的应用。因此加速活性中心再生对于提高PMS催化活性至关重要。
近年来,通过压电催化活化PMS加速活性中心再生的策略被研究者们提出。压电催化技术是一种利用压电材料通过压电效应促进电子-空穴对分离,从而产生活性物质例如·OH、H2
O2
和·O2
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降解水污染物的绿色环保技术。压电催化不受日光限制,并且能够利用和回收废弃的机械能,在环境领域和能源领域具有巨大的应用潜力。将压电效应作用于半导体材料通过压电极化使材料产生内建电场可以有效地调节电子和空穴的形成和传输。并且,在压电催化中产生的电子和空穴有希望与PMS反应产生活性氧(ROS)。BiFeO3
(BFO)作为代表性的压电材料,其压电系数(d33)为100pmV-1
,自发极化超过100μCcm−2
,这些属性使其成为压电催化的理想的候选者。并且,BFO具有钙钛矿典型的ABO3
结构,这使得它具有特殊的化学设计多功能性、工程缺陷的能力、可调的表面性质以及稳定性。将BFO与PMS和压电效应相结合可以提高系统的反应活性和能量效率,对于高效利用过硫酸盐降解水体中的抗生素具有重要意义。
实现思路