铋掺杂氧化锌增强光催化降解甲基红染料的动力学机制与循环利用研究

本研究针对甲基红染料(MR)的污染问题，通过溶胶-凝胶法成功合成铋掺杂氧化锌(Bi-ZnO)光催化剂。研究人员采用XRD、FTIR、SEM等多维表征证实材料具备六方纤锌矿结构和45nm平均粒径。实验表明：在添加K2S2O8/H2O2条件下，60分钟内对200ppm染料的降解率可达95%，遵循伪一级动力学模型(k1=3.46×10?3min?1)。该研究为有机染料废水治理提供了高效催化解决方案。

　　

通过溶胶-凝胶法(sol-gel)合成的铋掺杂氧化锌(Bi-ZnO)材料展现出独特的光催化特性。X射线衍射(XRD)分析显示其具有六方纤锌矿晶体结构，傅里叶变换红外光谱(FTIR)在1450、2350和3400 cm^?1处观察到特征振动峰变化。扫描电子显微镜(SEM)显示材料兼具板状结构和棒状形态，平均粒径为45.0±3.1 nm，BET比表面积达4.68 m²/g，孔径为205.923 nm。

在模拟水样降解实验中，当甲基红染料(MR)浓度为200 ppm、催化剂投加量400 mg、pH=4、30°C条件下反应60分钟时，降解率达63%。而加入过硫酸钾(K₂S₂O₈)和过氧化氢(H₂O₂)后，降解效率显著提升至95%。动力学研究表明该过程符合伪一级反应模型(R²=0.93266)，速率常数k₁为3.46×10^?3 min^?1。这些发现证实Bi-ZnO在有机污染物光催化降解领域具有重要应用潜力。