在Ca-Cr添加剂的BiFeO3纳米颗粒通过带隙调进行高效光催化
Anika Rahman Riya1, Abrar Daiyan1, Mehedi Hasan Prince1,2
1Department of Materials and Metallurgical Engineering, Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET) Dhaka 1000 Bangladesh takianf@mme.buet.ac.bd.
RSC advances
|October 17, 2025
概括
这项研究开发了用于废水处理的增强型半导体光催化剂. 在可见光下,与Ca和Cr联合合的比斯木铁纳米颗粒在降解合成染料方面表现出高效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境科学 环境科学
- 化学 化学 化学
背景情况:
- 合成染料污染是一个重大的环境问题.
- 半导体光催化剂对于可持续的废水处理至关重要.
- 比斯木铁 (BiFeO3) 是有前途的,但需要对可见光活动进行优化.
研究的目的:
- 为了合成和描述Ca和Cr联合合的BiFeO3纳米粒子.
- 为了评估它们的可见光光催化活性对合成染料降解.
- 了解影响光催化物的结构和电子特性.
主要方法:
- 改进的sol-gel方法用于纳米粒子合成.
- 进行X射线衍射和元素分析以进行结构和组成的表征.
- 紫外线-V光谱测量以确定带隙能量.
- 在可见光下使用甲蓝的光触媒降解实验.
主要成果:
- Ca和Cr的联合合导致扭曲的圆柱状矿结构,具有减少的晶格参数和晶体尺寸.
- 在联合剂样本中,带隙从2.13 eV (BiFeO3) 缩小到1.80 eV.
- Bi0.97Ca0.03Fe0.95Cr0.05O3 在中性pH下在可见光下实现了93%的甲蓝降解.
- 降解速率常数显著增加,表明光催化效率提高.
结论:
- 与Ca和Cr共同替代的BiFeO3纳米颗粒显示出出色的可见光驱动的光催化活性,用于染料修复.
- 性能提升归因于缩小带隙,改善电荷分离,并由于核心外结构抑制了重组.
- 这些材料显示出可扩展和可持续的废水处理应用的潜力.
