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Mn掺杂BiOCl光催化降解苯酚的研究
随着工业的快速发展，有机物污染成为了环境保护的难点之一，在排放污染物之前进行有效的污染治理已成为一种重要的手段。而光催化技术的出现为解决有机物污染提供了新思路。BiOCl作为一种重要的光催化材料，在光催化降解有机污染方面表现出了较好的性能。由于天然资源稀缺且受到保护，因此提高BiOCl的光催化效率具有重要的现实意义和应用前景。
本篇论文将主要探讨Mn掺杂对BiOCl的光催化降解苯酚性能的影响。
一、Mn掺杂BiOCl的制备技术
采用水热法制备Mn掺杂BiOCl并深入研究制备条件，探究制备参数对Mn-BiOCl的晶体结构和光催化性能的影响。
1、实验原料
Bi(NO_3)_3·5H_2O（AR级）、NaCl（AR级）、MnCl_2·4H_2O（AR级）、Phenol（AR级）、甲酸、乙醇，纯水。
2、制备过程
（1）1.698g的Bi(NO_3)_3·5H_2O溶解于50mL的纯水中，搅拌溶解，得到Bi（NO_3）3溶液A。
（2）1.712g的MnCl_2·4H_2O溶解于50mL的纯水中，搅拌溶解，得到MnCl_2溶液B。
（3）5.85g的NaCl溶解于50mL的纯水中，搅拌溶解，得到NaCl溶液C。
（4）将Bi(NO_3)_3溶液A和NaCl溶液C加入至MnCl_2溶液B中，充分搅拌混合。
（5）加入pH调节剂调整溶液pH值至8.
（6）将反应溶液转移到25mL的Teflon高压釜中，在150℃下水热12h。
（7）离心、洗涤并干燥制备出Mn掺杂BiOCl粉末。
二、实验结果与分析
1、Mn掺杂BiOCl的结构表征
采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）进行结构表征。
（1）XRD分析
XRD图谱表明，Mn掺杂BiOCl采用晶型符合正交结构，并且晶格常数abc及d-spacing值与纯BiOCl相几乎一致，说明Mn离子成功地取代了一部分Bil3+的位置，即Mn掺杂BiOCl的晶体结构从表面和物质上表明与单一BiOCl相近。
（2）SEM和EDS分析
SEM图像显示掺杂过后BiOCl粉末的颗粒形貌没有明显的变化。EDS谱线分析结果表明，样品中出现了Mn元素，证明Mn已成功地掺杂到BiOCl晶体内部。
2、Mn掺杂BiOCl的光催化性能
选用苯酚模式污染物以模拟光催化降解过程，并探究不同Mn掺杂量对BiOCl的光催化降解效率的影响。
（1）光催化反应的过程及实验条件
实验中使用高压汞灯做为光源，反应在200W的白光源灯下。在30℃方可达到动态平衡，用经过标记的Mn掺杂BiOCl粉末对苯酚进行降解。
（2）光催化实验结果
Mn掺杂BiOCl对苯酚的光催化性能随Mn掺杂量的变化而变化。当Mn掺杂量达到3%时，Mn-BiOCl对苯酚的降解为85%，与纯BiOCl相比提高了53.8%。说明Mn元素对BiOCl晶体的光催化降解苯酚具有显著的促进作用。
三、结论
研究表明Mn掺杂可以显著提高BiOCl的光催化降解苯酚的效率。适量的Mn增加BiOCl的活性位点密度，增强了其光催化性能，并且无大的粒径变化，因此适量的Mn存在对BiOCl的光催化性能提升没有较大的物理上的改变。这种BiOCl-Mn显示出较好的催化降解处理污染物的应用前景，对城市污水处理、工业污水治理、环境保护等领域具有广阔的应用前景。