高效协同电荷分离与磁性回收的无贵金属Fe3O4/TiO2/Bi光催化剂用于饮用水溴酸盐降解研究

本文推荐一种无贵金属Fe3O4/TiO2/Bi三元光催化剂，通过Bi0捕获空穴、Fe3O4促进电子传递与磁回收、TiO2光活性基质的协同作用，实现BrO3?的高效降解（速率达0.185 min?1，为纯TiO2的11.8倍），为饮用水安全提供低成本解决方案。

　　

Highlight

本研究通过一锅溶剂热法成功制备无贵金属Fe₃O₄/TiO₂/Bi光催化剂，在紫外光下实现BrO₃^?高效还原（25分钟去除率99%）。三元设计赋予组分协同功能：Fe₃O₄促进电荷转移与磁分离，Bi⁰作为空穴清除剂，TiO₂作为主光活性材料。

Structural and compositional analysis of Fe₃O₄/TiO₂/Bi composites

X射线衍射（XRD）显示复合材料成功保留P25 TiO₂特征结构（图S2），立方相Fe₃O₄（PDF 65-3107）与金属铋（Bi）的特征峰清晰可见，证实异质结构的形成。

Conclusion

含5wt% Bi的样品表现最佳，其BrO₃^?降解速率常数（0.185 min^?1）是纯TiO₂的11.8倍。Bi⁰纳米颗粒作为空穴受体抑制复合，Fe₃O₄促进电子传输并提供磁回收性，该催化剂在自来水基质中仍保持活性，具有实际应用潜力。