CN109126835B - 光催化剂La3+/BiOI及降解双酚AF的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化剂La3+/BiOI及降解双酚AF的方法，属于水处理技术领域。本发明为了解决现有双酚AF处理工艺处理效率低、工艺复杂、耗时耗力的问题，提供一种新型光催化剂La3+/BiOI，并利用过硫酸氢盐和光催化剂La3+/BiOI降解双酚AF，降解步骤包括：将过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合，调节体系pH，然后加入光催化剂La3+/BiOI，搅拌后，经可见光照射，即实现双酚AF的降解。本发明方法操作简单，降解副产物无毒无害；在常温常压、可见光下进行反应，节省能源，显著降低了成本；光催化剂能够较容易回收及再生；对水中双酚AF具有很好的去除率可达85％以上。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种光催化剂La3+/BiOI及双酚AF的降解方法。
背景技术
双酚AF(六氟双酚A，BPAF，分子式C15H10F6O2)被广泛的用作氟弹性体的交联剂和硫化剂、多种聚合物如聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚碳及其它特殊聚合物的改型单体。然而，双酚AF和其它双酚类物质如双酚A一样，是一种典型的内分泌干扰物，并且氟代有机物往往更难分解，在环境中具有更高的稳定性和持久性。作为新兴的环境污染物，BPAF已在各种环境基质中被检出，其通过多种暴露途径进行生物体内，对生态和人类健康存在潜在风险。近年来，BPAF的潜在毒性和内分泌干扰效应已成为环境治理领域的研究重点，如何去除环境中的双酚AF也成为热点问题。
常规的物理处理法、化学处理法和生物处理法都不能有效实现双酚AF的降解。目前，鲜有对双酚AF降解的报道。近年来，基于硫酸根自由基的高级氧化技术广泛应用于污废水处理的研究中。紫外光(UV)、热、金属离子等工艺激活的过硫酸盐，分子内部过氧键能够断裂形成硫酸根自由基，其氧化能力与羟基自由基相当，且具有选择性更强、半衰期更长等优点。另一方面利用太阳能光催化降解工业废水中有机物具有降解效率高、矿化度高、操作方便、易于控制、无二次污染等优点，具有极大发展潜力。已有的二氧化钛光催化降解双酚AF法利用二氧化钛溶液对双酚AF进行光催化降解，但该方法降解时间长，处理量较低，受限制较多，操作步骤复杂，成本较高。
CN107050732A公开了一种利用白腐真菌粗酶液降解双酚AF的方法，但该方法首先需要较为复杂的操作制备白腐真菌粗酶液，并且仅能处理较低浓度的双酚AF溶液，反应时间长，应用范围小。
因此，亟待开发一种用于降解双酚AF的新型光催化剂和降解双酚AF的方法。
发明内容
本发明为了解决现有双酚AF处理工艺处理效率低、工艺复杂、耗时耗力的问题，提供一种降解双酚AF的方法，该方法包括以下步骤：
A、将过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合，调节体系pH，得混合溶液；
B、将光催化剂La3+/BiOI加入步骤A所得混合溶液中，搅拌后，得悬浊液；
C、步骤B所得悬浊液经可见光照射，即实现双酚AF的降解。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液的质量比为1：1000～10000。
优选的，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述过硫酸氢盐与含有双酚AF 的水溶液的质量比为1：5000～8000。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述过硫酸氢盐为过硫酸氢钾、过硫酸氢铵、过硫酸氢钠或过硫酸氢钙中的至少一种。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述含有双酚AF的水溶液的浓度为1～1000mg/L。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合时的搅拌速度为160r/min～250r/min。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合时的搅拌时间为20min～45min。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述调节体系pH为调节体系pH至6.5～7.5。
优选的，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述调节体系pH的操作为：在搅拌速度为150r/min～200r/min的条件下，向体系中加入0.1mol/L～100mol/L的无机酸或0.1mol/L～100mol/L的无机碱溶液，调节体系pH至6.5～7.5。
优选的，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述无机酸为盐酸或高氯酸。
优选的，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤A中，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤B中，所述光催化剂La3+/BiOI的加入量为0.01～50.0g/L含有双酚AF的水溶液。
优选的，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤B中，所述光催化剂La3+/BiOI的加入量为0.1～10g/L含有双酚AF的水溶液。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤B中，所述搅拌的速度为160r/min～250 r/min。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤B中，所述搅拌的时间为5min～10min。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤C中，所述可见光的波长为420～700nm。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤C中，所述可见光的光源功率为100 W～1000W。
优选的，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤C中，所述可见光的光源功率为300W～1000W。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤C中，所述照射的时间为10min～240min。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，步骤C中，照射同时进行搅拌，搅拌速度为150r/min～200r/min。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，双酚AF降解后，还包括过滤步骤，回收光催化剂La3+/BiOI。
其中，上述所述的降解双酚AF的方法中，所述光催化剂La3+/BiOI由以下方法制备得到：
a、将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇中，得溶液a；将KI溶于水中，得溶液b；将溶液b加入溶液a中，得混合液；
b、将La(NO3)3·6H2O加入无水乙醇中，经搅拌混合、超声后，得La(NO3)3·6H2O的均一态溶液；
c、将La(NO3)3·6H2O的均一态溶液加入步骤a所得混合液中，混合均匀后，移至高压反应釜中进行反应，反应完毕，过滤、干燥，得光催化剂La3+/BiOI。
本发明还提供了一种新型光催化剂La3+/BiOI，其由以下方法制备得到：
a、将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇中，得溶液a；将KI溶于水中，得溶液b；将溶液b加入溶液a中，得混合液；
b、将La(NO3)3·6H2O加入无水乙醇中，经搅拌混合、超声后，得La(NO3)3·6H2O的均一态溶液；
c、将La(NO3)3·6H2O溶液加入步骤a所得混合液中，混合均匀后，移至高压反应釜中进行反应，反应完毕，过滤、干燥，得光催化剂La3+/BiOI。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤a中，制备溶液a时，所述Bi(NO3)3·5H2O 的用量为0.01～0.1g/mL无水乙醇。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤a中，制备溶液a时，将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇的搅拌速度为160r/min～250r/min，搅拌时间为30～45min。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤a中，制备溶液b时，所述KI的用量为0.01～0.05g/mL水。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤a中，将溶液b加入溶液a后，在160 r/min～250r/min下搅拌30～60min。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤b中，所述La(NO3)3·6H2O的用量为0.3～1.5g/mL无水乙醇。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤b中，所述搅拌混合的速度为160r/min～250 r/min，时间为30min～60min。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤b中，所述超声的时间为5min～10min。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤c中，所述混合均匀的操作为：在160r/min～250r/min下搅拌30min～60min。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤c中，所述反应的温度为160℃～180℃，时间为16h～24h。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，步骤c中，所述干燥的温度为60℃～80℃，时间为8h～12h。
其中，上述所述的光催化剂La3+/BiOI中，所述Bi(NO3)3·5H2O、KI和La(NO3)3·6H2O的摩尔比为1～2：1～2：1～2。
本发明的有益效果是：
本发明首先提供了一种新型光催化剂La3+/BiOI，用于降解双酚AF。本发明利用过硫酸盐和光催化剂La3+/BiOI，在常温常压下即能实现双酚AF的高效降解，对水中双酚AF的去除率可达85％以上，降解副产物无毒无害，节省能源；利用催化剂La3+/BiOI降解双酚AF，可对可见光具有优选的响应，具有广泛的实用价值；并且本发明的光催化剂La3+/BiOI能够轻松回收再利用，极大的降低了成本。
具体实施方式
具体的，利用降解双酚AF的方法，该方法包括以下步骤：
A、将过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合，调节体系pH，得混合溶液；
B、将光催化剂La3+/BiOI加入步骤A所得混合溶液中，搅拌后，得悬浊液；
C、步骤B所得悬浊液经可见光照射，即实现双酚AF的降解。
本发明使用的La3+/BiOI作为一种较新的半导体光催化材料，可以利用太阳光催化，具有无毒性、高稳定性等优点，是一种性能优良的环保型半导体催化剂，有着广阔的应用前景。 La3+/BiOI在可见光条件下具有一定的催化活性，弥补了TiO2等同类别催化剂无法在可见光下光催化降解有机污染物的缺点，并提高了污染物的去除率。
发明的原理：
4h++2H2O-→4H++·OH (4)
本发明中在光催化剂La3+/BiOI表面在可见光照射下，位于禁带的光电子跃迁，形成空穴电子对(h+-e- CB)。反应体系中La3+/BiOI表面的光电子与过硫酸氢盐中的HSO5 -或SO5 2-发生电子转移，从而使得过硫酸氢根被裂解为·SO4 -与OH-；此外，溶液中的O2在光电子作用下，同样生成了具有强氧化性的超氧自由基活性氧物质，加速了双酚AF分子的净化速率；另一方面停留在光催化剂La3+/BiOI表面的空穴具有强氧化性，能够进一步加速目标有机物的氧化降解。
本发明方法步骤A中，所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液的质量比为1：1000～10000；优选为1：5000～8000；所述过硫酸氢盐为过硫酸氢钾、过硫酸氢铵、过硫酸氢钠或过硫酸氢钙中的至少一种。
本发明方法可有效处理双酚AF浓度为1～1000mg/L的水溶液，可在各种环境中应用，适用范围广。
为保证过硫酸氢盐的充分溶解，与双酚AF能够充分混合，有利于后续加入光催化剂后降解反应进行，步骤A中，控制过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合时的搅拌速度为160 r/min～250r/min，搅拌时间为20min～45min。
过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合后，体系可能偏酸性，也可能偏碱性，此时需要将体系pH调节至6.5～7.5，保证反应条件为中性。优选的，在搅拌速度为150r/min～200r/min 的条件下调节体系pH，当体系偏碱性时，向体系中加入0.1mol/L～100mol/L的无机酸(优选盐酸或高氯酸)调节体系pH至6.5～7.5；当体系偏酸性时，向体系中加入0.1mol/L～100mol/L 的无机碱(优选氢氧化钠或氢氧化钾)溶液调节体系pH至6.5～7.5。
本发明方法可高效除去水中的双酚AF，光催化剂La3+/BiOI用量少，步骤B中，所述光催化剂La3+/BiOI的加入量为0.01～50.0g/L含有双酚AF的水溶液；优选的，所述光催化剂La3+/BiOI的加入量为0.1～10g/L含有双酚AF的水溶液。
为保证光催化剂与双酚AF能够充分混合，步骤B中，搅拌的速度为160r/min～250r/min，并控制搅拌时间为5min～10min，以保证反应时间和处理效果。
本发明方法在可见光照射下即可实现双酚AF的降解，提供可见光的光源的功率为100 W～1000W；优选为300W～1000W；可见光的波长为420～700nm。
本发明方法降解时间短，节省能源，在可见光下照射10min～240min，即可完成双酚AF 的降解。
双酚AF降解后，光催化剂基本无消耗，因此可进行过滤，回收光催化剂La3+/BiOI，回收的光催化剂La3+/BiOI可再次用于双酚AF的降解，进一步降低成本。
本发明中所使用的光催化剂La3+/BiOI可由以下方法制备得到：
a、将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇中，得溶液a；将KI溶于水中，得溶液b；将溶液b加入溶液a中，得混合液；
b、将La(NO3)3·6H2O加入无水乙醇中，经搅拌混合、超声后，得La(NO3)3·6H2O的均一态溶液；
c、将La(NO3)3·6H2O的均一态溶液加入步骤a所得混合液中，混合均匀后，移至高压反应釜中进行反应，反应完毕，过滤、干燥，得光催化剂La3+/BiOI。
更具体的，本发明中所使用的光催化剂La3+/BiOI可由以下方法制备得到：
a、将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇中，得溶液a；将KI溶于水中，得溶液b；将溶液b加入溶液a中，在160r/min～250r/min下搅拌30～60min，得混合液；制备溶液a时，所述 Bi(NO3)3·5H2O的用量为0.01～0.1g/mL无水乙醇；制备溶液a时，将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇的搅拌速度为160r/min～250r/min，搅拌时间为30～45min；制备溶液b时，所述KI的用量为0.01～0.05g/mL水；
b、将La(NO3)3·6H2O加入无水乙醇中，在160r/min～250r/min下搅拌混合30min～60min，然后超声5min～10min，得La(NO3)3·6H2O的均一态溶液；所述La(NO3)3·6H2O的用量为 0.3～1.5g/mL无水乙醇；
c、将La(NO3)3·6H2O的均一态溶液加入步骤a所得混合液中，在160r/min～250r/min下搅拌30min～60min，混合均匀后，移至高压反应釜中进行反应，反应完毕，过滤、干燥，得光催化剂La3+/BiOI；所述反应的温度为160℃～180℃，时间为16h～24h；所述干燥的温度为60℃～80℃，时间为8h～12h；
所述Bi(NO3)3·5H2O、KI和La(NO3)3·6H2O的摩尔比为1～2：1～2：1～2。
下面通过试验例和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例中光催化剂La3+/BiOI由以下方法制备得到：
a、取30mmol(14.55g)Bi(NO3)3·5H2O溶于300mL无水乙醇中，在200r/min下搅拌45min，得溶液a；取30mmol(4.98g)的KI溶于300mL纯水中，得溶液b；将溶液b缓慢滴加入溶液a中，在200r/min下搅拌60min，得混合液，混合液呈红褐色悬浊态；
b、取12.99g La(NO3)3·6H2O加入200mL无水乙醇中，在250r/min下搅拌混合45min，然后超声10min，得La(NO3)3·6H2O的均一态溶液；
c、将La(NO3)3·6H2O的均一态溶液加入步骤a所得混合液中，在200r/min下搅拌60min，混合均匀后，移至1L高压反应釜中，在180℃反应24h，将反应釜冷却至室温后，过滤，滤饼用无水乙醇与去离子水反复冲洗6～10次，所得固体移至真空干燥箱中，在80℃干燥12h，得14.7g光催化剂La3+/BiOI。
实施例1
本实施例采用以下方法降解双酚AF，包括以下步骤：
A、取过硫酸氢钾5mg、浓度为30mg/L的含有双酚AF的水溶液100mL，在室温和搅拌速度为200r/min条件下混合30min，然后在搅拌速度为150r/min的条件下，向体系中加入0.1mol/L的高氯酸或0.1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系pH至7.0，得混合溶液；
B、将0.4g光催化剂La3+/BiOI加入步骤A所得混合溶液中，在室温和搅拌速度为160r/min 条件下搅拌20min，得悬浊液；
C、控制可见光的光源功率为300W，将步骤B所得悬浊液在波长为420～700nm的可见光下照射30min，照射时控制搅拌速度为200r/min，实现双酚AF的降解，得到去除双酚AF后的含有光催化剂La3+/BiOI的水，双酚AF的降解率为88％；
D、采用孔径为0.45μm的玻璃纤维膜将去除双酚AF后的含有光催化剂La3+/BiOI的水进行过滤，得到去除双酚AF的水和回收的光催化剂La3+/BiOI。
实施例2
本实施例采用以下方法降解双酚AF，包括以下步骤：
A、取过硫酸氢钾100mg、浓度为30mg/L的含有双酚AF的水溶液1000mL，在室温和搅拌速度为200r/min条件下混合30min，然后在搅拌速度为180r/min的条件下，向体系中加入0.1mol/L的高氯酸或0.1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系pH至6.5～7.5，得混合溶液；
B、将5g光催化剂La3+/BiOI加入步骤A所得混合溶液中，在室温和搅拌速度为200r/min 条件下搅拌30min，得悬浊液；
C、控制可见光的光源功率为800W，将步骤B所得悬浊液在波长为420nm～700nm的可见光下照射90min，照射时控制搅拌速度为200r/min，实现双酚AF的降解，得到去除双酚AF后的含有光催化剂La3+/BiOI的水，双酚AF的降解率为92％；
D、采用孔径为0.45μm的玻璃纤维膜将去除双酚AF后的含有光催化剂La3+/BiOI的水进行过滤，得到去除双酚AF的水和回收的光催化剂La3+/BiOI。
实施例3
本实施例采用以下方法降解双酚AF，包括以下步骤：
A、取过硫酸氢钾1.5g、浓度为30mg/L的含有双酚AF的水溶液10L，在室温和搅拌速度为200r/min条件下混合30min，然后在搅拌速度为200r/min的条件下，向体系中加入0.1mol/L的高氯酸或0.1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系pH至6.5～7.5，得混合溶液；
B、将50g光催化剂La3+/BiOI加入步骤A所得混合溶液中，在室温和搅拌速度为250r/min 条件下搅拌45min，得悬浊液；
C、控制可见光的光源功率为1000W，将步骤B所得悬浊液在波长为420nm～700nm的可见光下照射90min，照射时控制搅拌速度为150r/min，实现双酚AF的降解，得到去除双酚AF后的含有光催化剂La3+/BiOI的水，双酚AF的降解率为95％；
D、采用孔径为0.45μm的玻璃纤维膜将去除双酚AF后的含有光催化剂La3+/BiOI的水进行过滤，得到去除双酚AF的水和回收的光催化剂La3+/BiOI。
对比例1
本对比例采用二氧化钛降解双酚AF，具体按以下步骤操作：
A、取浓度为30mg/L的含有双酚AF的水溶液100mL，在搅拌速度为200r/min的条件下，向体系中加入0.1mol/L的高氯酸或0.1mol/L的氢氧化钠溶液，调节体系pH至6.5～7.5，得混合溶液；
B、将0.5g光催化剂TiO2加入步骤A所得混合溶液中，在室温和搅拌速度为250r/min 条件下搅拌30min，得悬浊液；
C、将步骤B得到的悬浊液分为两份，一份在紫外光波长为280nm下照射90min，紫外灯光源功率为1000W，另一份在可见光的波长为420～700nm照射90min，可见光光源功率为1000W；
使用紫外光和二氧化钛降解水中的双酚AF，双酚AF的去除率为80％，使用可见光和二氧化钛降解水中的双酚AF，双酚AF的去除率为5％。证明以二氧化钛作为催化剂，仅能在紫外光下对双酚AF有较好的去除率，在可见光下效果很差。
Claims (8)
1.降解双酚AF的方法，包括以下步骤：
A、将过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合，调节体系pH，得混合溶液；
B、将光催化剂La3+/BiOI加入步骤A所得混合溶液中，搅拌后，得悬浊液；
C、步骤B所得悬浊液经可见光照射，即实现双酚AF的降解；
所述光催化剂La3+/BiOI由以下方法制备得到：
a、将Bi(NO3)3·5H2O溶于无水乙醇中，得溶液a；将KI溶于水中，得溶液b；将溶液b加入溶液a中，得混合液；
b、将La(NO3)3·6H2O加入无水乙醇中，经搅拌混合、超声后，得La(NO3)3·6H2O的均一态溶液；
c、将La(NO3)3·6H2O的均一态溶液加入步骤a所得混合液中，混合均匀后，移至高压反应釜中进行反应，反应完毕，过滤、干燥，得光催化剂La3+/BiOI；
所述 Bi(NO3)3·5H2O、KI和La(NO3)3·6H2O的摩尔比为1~2：1~2：1~2。
2.根据权利要求1所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：步骤A中，所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液的质量比为1：1000~10000。
3.根据权利要求1或2所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：步骤A中，至少满足下列一项：
所述过硫酸氢盐为过硫酸氢钾、过硫酸氢铵、过硫酸氢钠或过硫酸氢钙中的至少一种；
所述含有双酚AF的水溶液的浓度为1～1000 mg/L；
所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合时的搅拌速度为160 r/min~250 r/min；
所述过硫酸氢盐与含有双酚AF的水溶液混合时的搅拌时间为20min~45min；
所述调节体系pH为调节体系pH至6.5~7.5；
所述调节体系pH的操作为：在搅拌速度为150 r/min～200 r/min的条件下，向体系中加入0.1 mol/L~100 mol/L的无机酸或0.1 mol/L~100 mol/L的无机碱溶液，调节体系pH至6.5~7.5。
4.根据权利要求1所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：步骤B中，所述光催化剂La3+/BiOI的加入量为0.01 ~50.0 g/L含有双酚AF的水溶液。
5.根据权利要求1所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：步骤B中，所述搅拌的速度为160 r/min～250 r/min；所述搅拌的时间为5 min～10 min。
6.根据权利要求1所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：步骤C中，至少满足下列一项：
所述可见光的波长为420~700 nm；
所述可见光的光源功率为100 W~1000 W；
所述照射的时间为10 min~240 min；
照射同时进行搅拌，搅拌速度为150 r/min～200 r/min。
7.根据权利要求1~2或4~6任一项所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：双酚AF降解后，还包括过滤步骤，回收光催化剂La3+/BiOI。
8.根据权利要求3所述的降解双酚AF的方法，其特征在于：双酚AF降解后，还包括过滤步骤，回收光催化剂La3+/BiOI。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105642317A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-08 | 中国环境科学研究院 | 复合磁性可见光催化剂及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105664979A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-15 | 陕西师范大学 | 一种纳米介孔微球状Ln-Bi5O7I光催化剂及其制备方法 |
| CN105642317A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-08 | 中国环境科学研究院 | 复合磁性可见光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107935102A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-20 | 四川大学 | 一种利用过硫酸氢盐及磁性碘氧化铋可见光催化去除水中抗生素的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Dan Zhang et al.."Investigation on enhanced photocatalytic degradation of bisphenol A with bismuth oxyiodide catalyst using response surface methodology".《RSC Advances》.2018,第8卷第5967-5975页. * |
| 王品文."二氧化钛光催化降解双酚AF研究".《环境科学与技术》.2012,第35卷(第12期),第1.2节. * |
| 胡静."吸收光谱拓展对光催化氧化NO的性能影响研究".《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技Ⅰ辑）》.2017,(第6期),正文第54-55、64页. * |
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