FeVTiOx、FeCrTiOx和FeCrVTiOx多金属二氧化钛催化剂在溴甲酚绿色降解方面的系统设计、优化及其光催化性能比较

《BMC Chemistry》：Systematic design, optimization, and comparative photocatalytic performance of FeVTiOx, FeCrTiOx, and FeCrVTiOx multi-metal titania catalysts for bromocresol green degradation

　　

摘要

通过批次反应实验，系统研究了在FeVTiO_x、FeCrTiO_x和FeCrVTiO_x催化剂上对溴甲酚绿染料的光催化降解过程。研究考察了pH值、光照时间和初始染料浓度的影响，以光降解效率作为主要评价指标。在所研究的催化剂中，FeCrTiO_x表现出更优异的光催化性能，在酸性条件下能够实现快速降解。采用基于面心立方中心复合设计的响应面法对工艺参数进行了优化。研究结果表明，pH值是影响最大的参数，其次是初始染料浓度，而光照时间的影响相对较小。二次模型与实验数据高度吻合，统计参数R²为0.99，证明了该模型的有效性和可靠性。最佳操作条件为中等pH值、适度光照时间（约25–35分钟）以及较低的初始染料浓度，在此条件下可实现几乎完全的脱色效果。经实验验证，预测的最佳条件与实际测得的光降解效率值吻合良好。此外，自由基捕获实验表明，羟基自由基和超氧自由基是光催化过程中的主要活性物种。FeCrTiO_x催化剂具有高效、稳定且可靠的性能，显示出其在实际废水处理中的应用潜力。