Pr3+-Bi3+共掺杂SrZrO3光催化降解土霉素：能带调控与废水处理应用研究

　　本研究发现通过Bi3+-Pr3+共掺杂策略可显著降低SrZrO3的带隙（Eg＜3.16 eV），在900°C煅烧的SrZr0.975Bi0.01Pr0.015O3材料展现92.7%的OTC降解率（k=0.0110 min?1），空穴(h+)为主要活性物种，为抗生素污染治理提供新方案。

　　

Highlight

样品合成

采用聚合物络合物（Pechini）法合成SrZr_0.99-xBi_0.01Pr_xO₃陶瓷粉末（x=0.5-3 mol%）。以ZrO(NO₃)₂·6H₂O、Sr(NO₃)₂、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Pr(NO₃)₃·6H₂O为前驱体，柠檬酸为螯合剂，乙二醇促进聚合物树脂形成。先将锆盐与柠檬酸在60°C水浴中混合，依次加入其他金属盐，调节pH=7后加入乙二醇，80°C搅拌形成凝胶，135°C加热获得树脂，研磨后于500°C预煅烧2小时，最后在900°C或1100°C煅烧1小时。

材料结构与光学特性

XRD显示所有样品均形成正交晶系结构（JCPDS 44-0161），未检测到杂质峰。SEM显示晶体颗粒聚集现象，煅烧温度升高使颗粒尺寸增大。共掺杂使带隙从3.84 eV降至3.16 eV以下，XPS证实材料中存在Sr²⁺、Zr⁴⁺、Bi³⁺、Pr³⁺和O^2?物种。

Conclusion

通过Pechini法成功合成Bi-Pr共掺杂SrZrO₃材料，正交晶系结构得到保留。共掺杂有效降低带隙能量，XPS分析验证各元素价态。材料在可见光下展现优异光催化活性，空穴(h⁺)为主导活性物种，实际水体应用虽受溶解有机物抑制，但循环测试显示良好稳定性，为废水处理提供可行方案。