BiFeO 具有生物惰性、强氧化能力、无毒和无光腐蚀等特点,是少数室温下同时具有铁电性和铁磁性的材料之一,室温下呈反铁磁有序和铁电有序。由于在BiFeO 薄膜中可以检测到很大的剩余极化强度,BiFeO 成为无铅铁电材料的重要候选材料之一而受到广泛的关注[4-6]。而且在可见光下对难降解有机物具有良好降解能力,将它用于环境污染物的处理成为近年来国内外研究的热点之一。
藻类灾害是人类面临的严重自然灾害之一,每年都造成巨大的经济损失,因此藻类灾害越来越受到人们的关注。有些藻类直接感染鱼类,引起鱼类生病甚至死亡。有些产毒素藻类还能引起动物中毒,也引起人类发生疾病。捕鱼时,大量生长的藻类会造成作业困难,这些藻类在春天大量生长,会破坏钙和碳酸的平衡,引起游离碳酸根的缺乏 ,最后会导致水体的酸碱失衡。
    水绵是一种在富营养水体中常见的绿藻,当生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后,可引起水体中水绵绿藻的大量繁殖,出现水华现象[8,9]。近几十年来,随着人类活动的加剧,水体富营养化已成为中国面临的重大问题之一[10-12]。就目前解决水华的方法主要有机械处理和化学方法,但是这些方法存在着费用高、有毒副残留等问题[13]。因此探索新的安全、无污染、方便、快捷解决水体富营养化的方法具有重要意义,本研究采用沉积-沉淀法、溶胶凝胶法制备光催化剂BiOI、BiFeO ,分别研究其对水绵生长的影响,以期为水体富营养化的控制提供更好的解决办法。
1 实验部分
1.1 样品的制备和表征
1.1.1 样品的制备
BiOI的制备(沉淀法)
    将9.7g五水合硝酸铋溶于20mL蒸馏水和20mL乙酸的混合液中,得A溶液。将50mL蒸馏水、50mL乙醇和10mL油酸混合液中加入2.7g乙酸钠和3.3g碘化钾,得B液。在室温下,将A液逐滴滴入B液中,出现红色沉淀。继续搅拌2小时后,离心,将所得沉淀物用蒸馏水和无水乙醇充分洗涤,60℃干燥箱内干燥,得深红色粉末。再将干燥后的粉末转移至马弗炉300℃煅烧2.5小时,得BiOI粉末。
    BiFeO3的制备(溶胶-凝胶法)
    在室温大约为25 ℃的条件下,按照相应的体积比,无水乙醇:冰醋酸=1:1 配制好混合溶剂,将2.0201 g Fe(NO3)3•9H2O溶解在100.0 mL混合溶剂中得到 0.050 mol/L的Fe(NO3)3溶液,将2.4254 g Bi(NO3)3•5H2O 溶解在100.0 mL混合溶剂中得到0.050 mol/L 的 Bi(NO3)3溶液。在快速搅拌下,将Fe(NO3)3溶液滴入到Bi(NO3)3溶液中,然后用0.050 mol/的NaOH 溶液调节体系pH=4.5,得到暗红色、稳定的前驱体溶液。将前驱体溶液用保鲜膜密封好后放至 80 ℃的烘箱中,让前驱体溶液缓慢反应得到溶胶,经约70 h 陈化、干燥后得到干凝胶。将干凝胶在马弗炉中600 ℃煅烧1 h(N2气氛保护),再自然冷却至室温,取出样品在研钵中研磨 30min,得到实验样品 BiFeO3粉体。
1.1.2 样品的表征
    通过D8 ADVANCE 型X-射线粉末衍射(XRD)仪(德国布鲁克公司)测定制备的BiOI和BiFeO3的结构特征。实验条件:Cu:Ka为辐射源;管电压:40 kV;管电流:40mA;扫描速度:3°/min;分析范围:5°-70°。
    通过Quanta200型扫描电子显微镜(SEM)对制备的BiOI、BiFeO3样品进行形貌观察。
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