改性鎢酸鉍的制備及其光催化性能研究.pdf

1、近年來光催化氧化技術(shù)作為一種新興的水污染處理技術(shù)已經(jīng)成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。其中，具有類鈣鈦礦層狀結(jié)構(gòu)的Bi2WO6引起了人們的廣泛關(guān)注。Bi2WO6帶隙約為2.7eV左右，能夠被可見光激發(fā)，能比較好地利用太陽(yáng)光。同時(shí)，Bi2WO6是一種環(huán)境友好型的可見光催化材料，不存在光腐蝕的現(xiàn)象，光穩(wěn)定性良好。研究和開發(fā)Bi2WO6系列光催化材料，在凈化環(huán)境和開發(fā)新材料等領(lǐng)域都具有潛在的意義。
　　本文通過溶膠-凝膠法、水熱法和溶劑熱法，采用金

2、屬摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合等改性手段，分別制備出了Bi2WO6、Eu/Bi2WO6、Bi2O2CO3/Bi3.84W0.16O6.24三種鎢酸鉍光催化材料。采用XRD、SEM、DRS、EDS、XPS等技術(shù)對(duì)所制備樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收性能進(jìn)行了表征，并通過在可見光下對(duì)羅丹明B(RhB)溶液的降解程度來測(cè)定所有樣品的光催化活性，獲得了光催化性能良好的改性鎢酸鉍。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)以檸檬酸(CA)作為絡(luò)合劑，采用溶膠-凝膠

3、法，在CA與金屬離子摩爾比為3∶1、分散劑為PEG4000、前驅(qū)液的pH值為1時(shí)，于450℃煅燒3h，制備出了微納米結(jié)構(gòu)的Bi2WO6材料。樣品為斜方晶系結(jié)構(gòu)，顆粒約為50nm。在可見光照射60min后，樣品對(duì)RhB溶液的降解率達(dá)到了87.9％，表現(xiàn)出良好的光催化性能。
　　(2)采用水熱法，在水熱溫度160℃、水熱時(shí)間16h、前驅(qū)液的pH值為1、Eu摻雜量為5％的優(yōu)化條件下合成了Eu/Bi2WO6納米材料。在可見光照1h后，Eu

4、/Bi2WO6對(duì)RhB降解率達(dá)到了94.2％，優(yōu)于純相Bi2WO6的75.4％。Bi2WO6摻雜Eu后，吸收波長(zhǎng)邊緣發(fā)生了紅移，促進(jìn)了樣品對(duì)可見光的吸收。隨著Eu摻雜量的增加，樣品發(fā)生了形貌演變，由二維片狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為三維花球結(jié)構(gòu)最后變成塊狀晶粒。結(jié)合樣品的結(jié)構(gòu)及其光催化性能的分析，可以推斷出，光催化效率明顯提高是因?yàn)槿S花球結(jié)構(gòu)中超薄的納米片之間開放的空間，為RhB提供了運(yùn)輸?shù)耐ǖ篮蛷?qiáng)大的儲(chǔ)存場(chǎng)所。
　　(3)采用溶劑熱法，以乙二

5、醇作溶劑，Bi3+和W6+的摩爾比為2∶1，在反應(yīng)時(shí)間為4h、反應(yīng)溫度為160℃、前驅(qū)液的pH值為11的條件下，得到了Bi2O2CO3/Bi3.84W0.16O6.24復(fù)合催化劑。可見光照15min后，對(duì)RhB的降解率已達(dá)到92％。樣品顆粒尺寸約10nm，明顯小于水熱法得到的Bi2WO6花球。樣品的光吸收波長(zhǎng)邊緣紅移，帶隙變窄，對(duì)可見光吸收增強(qiáng)。根據(jù)Mulliken電負(fù)性理論，可以推斷Bi3.84W0.16O6.24與Bi2O2CO3復(fù)