新型Z型异质结增强光芬顿降解水中氯酚

摘要

增强光生载流子分离和Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环是增强光芬顿催化剂性能的关键。本研究采用低温煅烧法制备系列新型Z型异质结Fe_(2)O_(3)-TiO_(2)-x,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征方法证实Fe_(2)O_(3)纳米簇成功结合在TiO_(2)表面。以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为模型污染物评估系列催化剂的光芬顿性能,发现UV-Vis/H_(2)O_(2)/Fe_(2)O_(3)-TiO_(2)-200体系最佳,可在12 min内实现完全降解。而且光照30 min后,2,4-DCP的矿化率可达91.5%、脱氯率可达100%。采用液质联用仪分析2,4-DCP的降解路径,主要经过脱氯和开环等过程,并发现其降解中间产物的毒性有效降低。深入分析新型Z型异质结增强光芬顿的机制,主要源自于内建电场驱动载流子分离、加速Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环。此外,UV-Vis/H_(2)O_(2)/Fe_(2)O_(3)-TiO_(2)-200体系适用于酸性和中性、有机酸和高浓度阴离子共存的复杂水体,可高效、深度降解水中氯酚类污染物,具有良好的应用潜力。