晶相调控铋钼氧化物实现高效高碘酸盐激活：可见光驱动污染物降解新策略

《Applied Catalysis B-Environment and Energy》：Crystalline phase engineering of bismuth molybdates unlocks efficient periodate activation for visible-light driven contaminant degradation

本文系统研究了不同晶相铋钼氧化物（Bi2MoO6、Bi4MoO9、Bi6Mo2O15和Bi14MoO24）在高碘酸盐（PI）激活降解氧氟沙星（OFL）中的性能差异，通过结构表征和理论计算揭示Bi位点吸附能垒与Bi–O键共价性对PI激活的关键作用，为铋基催化剂在高级氧化过程（AOPs）中的理性设计提供新见解。

　　

催化剂制备

Bi₂MoO₆、Bi₄MoO₉、Bi₆Mo₂O₁₅和Bi₁₄MoO₂₄通过熔盐辅助固相法合成。每种化合物中，将Bi(NO₃)₃·5H₂O（1.2127 g）与化学计量适配的Na₂MoO₄·2H₂O（Bi₂MoO₆和Bi₄MoO₉用0.3024 g，Bi₆Mo₂O₁₅用0.9072 g，Bi₁₄MoO₂₄用0.0432 g）混合，在玛瑙研钵中研磨15分钟。随后加入NaNO₃（4.8508 g）作为助熔剂，继续研磨30分钟使混合物均匀化。

微观结构与化学性质

图1a展示了通过熔盐法合成的Bi₂MoO₆、Bi₄MoO₉、Bi₆Mo₂O₁₅和Bi₁₄MoO₂₄催化剂的晶体结构。X射线衍射图谱显示，合成的催化剂与标准卡片高度吻合：Bi₂MoO₆对应JCPDS No. 21-0102，Bi₆Mo₂O₁₅对应No. 26-0216，Bi₄MoO₉对应No. 36-0115，Bi₁₄MoO₂₄对应No. 89-6667。基于XRD数据，确定了四种铋钼氧化物相的晶胞参数和键长。

结论

综上所述，本研究成功合成了四种不同Bi/Mo比例的铋钼酸盐，并系统研究了它们在模拟太阳光照下对高碘酸盐激活降解氧氟沙星的影响。在四种晶相中，Bi₂MoO₆因其奥里维里斯相结构、高Bi(III)含量、不稳定的Bi–O键以及高效的电荷分离能力，展现出最优异的性能，这些特性共同增强了PI吸附和活性物种生成。相比之下，萤石相结构的铋钼酸盐（如Bi₁₄MoO₂₄）由于Bi位点反应性较低和电荷分离效率不足，导致催化活性显著下降。本研究为理解铋基催化剂在PI激活中的构效关系提供了重要理论依据。