摻雜可見光催化劑Bi2WO6的制備及降解效果研究

張小平

(渭南市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 渭南 711711)

Bi2WO6晶體隸屬于斜方晶系，具有類似于γ-Bi2O3的結(jié)構(gòu)，沿C軸方向，Bi和O原子夾于兩層WO6中，為典型的層狀鈣鈦礦構(gòu)型[1～3]。由于這種層狀結(jié)構(gòu)多元氧化物往往具有較高的光催化活性，某些材料的光量子效率甚至高于TiO2[4～7]。作為半導(dǎo)體化合物Bi2WO6是一種n型半導(dǎo)[8]，其價(jià)帶由Bi 6s與O 2p軌道雜化組成。因此Eg變得狹窄，吸收范圍延伸到可見光區(qū)域，有利于可見光激發(fā)下催化降解有機(jī)污染物[9]。

為了改善Bi2WO6的光催化活性可以用將二氧化鈦和鎢酸鉍復(fù)合制備多組分的二氧化物，這種3D的多組分的復(fù)合氧化物是由Bi2WO6納米晶和TiO2納米晶復(fù)合而成。另外還可以用氟摻雜Bi2WO6。氟摻雜Bi2WO6能增大帶隙，增加光催化活性。筆者選擇添加Fe、Bi2O3來提高Bi2WO6光催化活性。

傳統(tǒng)方法所制備的材料，不是粒徑達(dá)不到納米級(jí)，就是粒徑不均勻，從而影響了催化性能。因此在樣品的制備方面就要尋找合適的原料和工藝條件。我們通過控制反應(yīng)的條件(如時(shí)間、溫度、濃度、pH值等)和原料配比來尋找合理的配方及條件，制備不同微結(jié)構(gòu)的Bi2WO6催化劑，并研究結(jié)構(gòu)對(duì)催化性能的影響。還通過向Bi2WO6納米晶中添加Fe、Bi2O3來提高光催化活性。主要內(nèi)容包括：在不同反應(yīng)條件如反應(yīng)溫度、pH值、不同濃度的表面活性劑下用水熱法制備了Bi2WO6納米晶，通過改變?cè)吓浔戎苽淞薆i2O3-Bi2WO6納米晶。采用XRD、TEM、SEM分析了合成的粉體的結(jié)構(gòu)和形貌；利用固體紫外分析了催化劑的光學(xué)性質(zhì)及禁帶寬度。另外，研究了催化劑在可見光激發(fā)下降解羅丹明B及甲基橙染料的可見光催化活性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

實(shí)驗(yàn)藥品及儀器見表1、表2。

表1 實(shí)驗(yàn)藥品

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

紫外-可見分光光度儀UV-1201北京瑞利分析儀器廠XRDD8ADVANCEBrukerTEMJEM-100SJEOLSEMJSM-6380LVJEOL激光拉曼光譜儀inViaRENISHAW公司光化學(xué)反應(yīng)儀XPA-3南京胥江機(jī)電廠

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 Bi2WO6納米晶的制備

稱取1.94 g硝酸鉍，溶解于30 mL的稀鹽酸中，在超聲儀上超聲少許，置于磁力攪拌器上，同時(shí)稱取0.66 g鎢酸鈉溶于45 mL水中，用膠頭滴管慢慢地將鎢酸鈉溶液滴加到硝酸鉍溶液中。待滴加完畢后放入超聲儀里超聲30 min。最后倒入2個(gè)水熱反應(yīng)釜中(體積為反應(yīng)釜容積的的80%)。(制備條件：①在溫度為120 ℃，160 ℃，140 ℃，180 ℃下反應(yīng)24 h，②用4 mol/L的氫氧化鈉容液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至1.5、5、7、9，再在180 ℃下反應(yīng)24 h，③在反應(yīng)體系中添加CTAB，使得反應(yīng)體系中的CTAB濃度分別為0.00 mol/L，0.01 mol/L，0.015 mol/L，0.02 mol/L，0.025 mol/L，0.03 mol/L，再在180 ℃下反應(yīng)24 h[10])。將水熱反應(yīng)釜放進(jìn)烘箱中反應(yīng)，等到反應(yīng)結(jié)束后把它取出來并在室外下冷卻；取出樣品，用離心機(jī)把產(chǎn)品分離，用去離子水洗滌2次；送入60 ℃烘箱干燥，干燥好后研磨裝瓶。

1.2.2 Bi2O3-Bi2WO6納米晶的制備

稱取0.3 g的NaWO4·H2O、0.6 g的CTAB溶于10 mL蒸餾水中，放在磁力攪拌器上。再稱取0.77 g的Bi(NO3)3·5H2O溶于10 mL蒸餾水中。將硝酸鉍溶液緩慢地滴加到鎢酸鈉與表面活性劑的混合溶液中，待滴定完全后將混合液放入超聲儀中超聲10 min。然后將混合液倒入水熱反應(yīng)釜里，調(diào)節(jié)液面到反應(yīng)容積的80%。分別把它放入130 ℃、150 ℃烘箱中反應(yīng)24 h。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)釜取出，在室溫下冷卻。取出樣品，離心分離，用去離子水洗滌4次，在乙醇洗滌4次；送入60 ℃烘箱干燥，干燥好后研磨裝瓶。

1.2.3 摻雜6%鐵的Bi2WO6納米晶的制備

稱取0.67 g的NaWO4·H2O、和0.6 g的CTAB溶于10 mL蒸餾水中，放在磁力攪拌器上，然后再稱取1.94 g的Bi(NO3)3·5H2O溶于10 mL蒸餾水中。將硝酸鉍溶于慢慢加入鎢酸鈉的水溶液中混合，然后在稱取0.17 g的FeCl3·6H2O溶于混合液，在磁力攪拌上攪拌至完全混合均勻，然后放入超聲儀中超聲20 min。然后將混合液移入水熱反應(yīng)釜中，液面條件至容積的80%，放入140 ℃烘箱中反應(yīng)24 h。反應(yīng)完成后，將其從反應(yīng)釜取出，在室溫下然冷卻到室溫；取出樣品，離心分離，在用乙醇洗滌4次，用去離子水洗滌4次；送入60 ℃烘箱干燥，干燥好后研磨裝瓶。

1.2.4 光催化降解

圖1為光催化反應(yīng)裝置示意圖。反應(yīng)是在該容器中進(jìn)行，其中放置一個(gè)中空的圓柱形水冷裝置，用以維持反應(yīng)器的溫度，水冷裝置中放置500 W氙燈，作為可見光源。反應(yīng)中所有反應(yīng)物由磁力攪拌器攪拌以確保整個(gè)反應(yīng)過程中催化劑懸浮均勻。

1-磁力攪拌器 2-反應(yīng)器 3-冷卻水 4-石英保護(hù)管 5-紫外燈

圖1光催化反應(yīng)裝置示意圖

稱取一定量的催化劑，在量取一定量的染料溶液，催化劑與染料溶液的濃度為100 mg/100 mL。將稱好的催化劑倒入染料溶液里，再放入暗室的超聲儀中超聲30 min，超聲完后再置于暗室放30 min。當(dāng)靜置完后，催化劑達(dá)到吸附平衡，放入光催化反應(yīng)儀，通入冷卻水，開啟500 W氙燈作為可見光源，同時(shí)不斷通入空氣，在磁力攪拌器的攪拌下開始反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)分別在反應(yīng)時(shí)間為0 min、15 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min時(shí)取樣。用離心機(jī)分離，取上層清液，用紫外-可見分光光度儀來對(duì)其進(jìn)行吸光度的測(cè)定。再根據(jù)公式計(jì)算降解率。圖2是實(shí)驗(yàn)的流程圖。其中所降解的羅丹明B的濃度為2×10-5mol/mL，甲基橙的濃度為20 mg/L。

圖2光催化流程圖

1.3 表征方法

Bi2WO6納米晶的表征方法與大多數(shù)納米晶一樣，人們常用XRD、TEM、SEM等儀器來表征Bi2WO6納米晶的微觀結(jié)構(gòu)[10]；用紫外-可見漫反射光譜儀來測(cè)量Bi2WO6納米晶的光學(xué)性質(zhì)及禁帶寬度[11]；Bi2WO6納米晶的比表面積用BET法測(cè)量[12]；用紫外-可見吸收光譜測(cè)量Bi2WO6納米晶的光催化效率[13]。

1.3.1 X射線衍射分析

實(shí)驗(yàn)所用的衍射儀器是多晶衍射儀。多晶衍射儀法是利用計(jì)數(shù)管將接收到的衍射線轉(zhuǎn)換成正比于光強(qiáng)的電壓訊號(hào)，經(jīng)放大記錄，給出X光粉末衍射圖譜。我們對(duì)未知結(jié)構(gòu)和成分的物體用已知波長(zhǎng)的X射線進(jìn)行衍射，根據(jù)衍射線方向，由布拉格方程計(jì)算晶面距。由于每種物質(zhì)都有特征的晶面組合，因此由衍射所得晶面組合可確定物質(zhì)種類。

1.3.2 透射電子顯微鏡

TEM的工作原理：電子槍和兩個(gè)聚光鏡組成照明系統(tǒng)，產(chǎn)生一束聚焦很細(xì)、亮度高、發(fā)散度小的電子束；由物鏡、中間鏡和投影鏡3個(gè)透鏡組成三級(jí)放大的成像系統(tǒng)；給出分辨率由于1 nm放大幾十萬倍的電子像。可以再原位進(jìn)行觀察因此電子顯微鏡是一種能在原子分子尺度上并可以在原位進(jìn)行納米粒子表征的有效工具[14]。

1.3.3 掃描電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡的工作原理是利用量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)對(duì)樣品表面進(jìn)行分析，可以直接觀察到原子，是目前進(jìn)行表面分析的最精密的儀器。

SEM的特點(diǎn)為：①分辨率極高達(dá)到原子量級(jí)；②有利于對(duì)表面摩擦磨損行為和性能變化等動(dòng)態(tài)過程研究；③可以移動(dòng)和操縱單個(gè)分子或原子，隨著人們的想法排布分子或原子，可以達(dá)到對(duì)表面進(jìn)行納米尺度的細(xì)加工。

1.3.4 紫外-可見漫反射光譜(DRS)

計(jì)算催化劑的禁帶寬度。由公式(1)計(jì)算：

(1)

式中： α——吸收系數(shù)；

h——普朗克常數(shù)；

υ——光頻率；

Eg—帶隙；

A——常數(shù)。

n代表半導(dǎo)體在過渡態(tài)的特點(diǎn)，對(duì)于Bi2WO6的n=1，還可以用外推法作圖計(jì)算禁帶寬度。在圖中橫坐標(biāo)為E=1 240/λ0，縱坐標(biāo)為(AE)2，A為吸光度，λ0為吸收邊帶波長(zhǎng)。利用數(shù)據(jù)求出橫縱坐標(biāo)，再作圖，再在吸收邊附近去一些數(shù)據(jù)做切線，切線與X軸的焦點(diǎn)就是所求的禁帶寬度。本實(shí)驗(yàn)就是采用外推法計(jì)算禁帶寬度。

1.3.5 紅外光譜

紅外光譜是材料研究中一種普遍的研究方法，特別是在有機(jī)物的研究中，紅外圖譜能很直接地顯示出特殊官能團(tuán)的振動(dòng)峰，無機(jī)材料的官能團(tuán)振動(dòng)峰大多都處于1 000 nm下的指紋區(qū)域，因此在無機(jī)材料的研究中紅外只是顯示材料性質(zhì)的輔助手段。本實(shí)驗(yàn)是用紅外測(cè)定催化劑的表面羥基的含量。

1.3.6 催化降解效率測(cè)試

降解效率計(jì)算公式為：

(2)

式中： C0——染料溶液的初始濃度，mg/L；

C——照射一定時(shí)間后染料溶液的濃度，mg/L。

根據(jù)朗伯比爾定律:A=εbc

式中： A——吸光度;

ε——摩爾吸光系數(shù);

b——光程;

c——溶液濃度，mg/L。

降解效率計(jì)算公式可以轉(zhuǎn)化為：

(3)

式中： A0——染料溶液的初始吸光度，

C——照射一定時(shí)間后染料溶液的吸光度。但是在實(shí)際圖表中C/C0就能很清楚的表現(xiàn)出催化劑對(duì)染料的降解效果，因此在做過程圖的縱坐標(biāo)常為C/C0。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 TEM測(cè)試

圖3為不同條件下制備的Bi2WO6、Bi2O3-Bi2WO6納米晶的TEM圖。

130 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2O3-Bi2WO6催化劑的形貌為由納米片組裝形成的花狀結(jié)構(gòu)(見圖3A)。120 ℃反應(yīng)24 h所制備的Bi2WO6樣品，顆粒細(xì)小而均勻，形貌有棒狀的，有塊狀的(見圖3B)。180 ℃反應(yīng)24 h所制備的Bi2WO6樣品的形狀不規(guī)則，大小不均勻(見圖3C)。這種現(xiàn)象表明，制備條件不同會(huì)影響催化劑的形貌、尺寸。由于催化劑的催化性能與其本身的形貌大小有很直接的關(guān)系，因此反應(yīng)條件不同會(huì)影響催化劑的催化性能。

圖3 催化劑的TEM圖譜

2.2 SEM測(cè)試

圖4 催化劑的SEM圖譜

從圖4A可知，130 ℃反應(yīng)24 h時(shí)所制備的Bi2O3-Bi2WO6形狀大小不一。從表面上看，顆粒大小和形貌也不一樣。顆粒的表面也不光滑，有的顆粒的表面明顯有小刺，許多納米片團(tuán)聚形成了花狀的納米晶。由圖4B可知，120 ℃反應(yīng)24 h時(shí)制備的Bi2WO6顆粒均勻細(xì)小，表面光滑，晶粒成形規(guī)則。與TEM觀察結(jié)果一致。由圖4C可知，180 ℃反應(yīng)24 h制備的Bi2WO6顆粒均勻，但顆粒較120 ℃大。

別呦呦是個(gè)很怪的人。她心情好的時(shí)候，像水一樣，能把我融化了，心情不好的時(shí)候，就發(fā)火，無緣無故地發(fā)火。問她為什么這樣？她說，我沒靈感，一句詩(shī)寫不出來，你說我能不來火嗎？

2.3 XRD測(cè)試

圖5為A為120 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2WO6的XRD圖譜。

(A)120 ℃/24 hBi2WO6 (B)130 ℃/24 h Bi2O3-Bi2WO6圖5 所制備的催化劑的XRD圖譜

從圖5可以看出，與文獻(xiàn)報(bào)道的Bi2WO6峰一致，屬于斜方晶系。從衍射峰的形狀和位置可以看出樣品結(jié)晶度不是很高，可能是水熱反應(yīng)溫度偏低所致[15]。B為在130 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2O3-Bi2WO6的XRD圖譜。圖5中a表示的是Bi2O3衍射峰，說明我們改變?cè)吓浔群笏苽洹?/p>

2.4 紫外-可見漫反射光譜(DRS)分析

圖6為不同催化劑的固體紫外-可見漫反射光譜圖。

從圖6可以看出，Bi2WO6和Bi2O3-Bi2WO6在可見區(qū)呈現(xiàn)較強(qiáng)吸收，其吸收邊帶λ0位于433 nm和474 nm，屬于可見光區(qū)，故可作為可見光催化劑。制備溫度的不斷提高，催化劑的吸收邊發(fā)生藍(lán)移的樣品中含有Bi2O3，含有Bi2O3的樣品衍射峰較 Bi2WO6峰低，結(jié)晶度較差。

(A)120 ℃/24 h Bi2WO6(B)130 ℃/24 h Bi2O3-Bi2WO6

圖6催化劑的紫外可見漫反射圖譜

經(jīng)過計(jì)算制備的Bi2WO6的禁帶寬度為2.83 eV(見圖7(A))，位于可見光區(qū)。所以制備的催化劑的催化性能很好。Bi2O3-Bi2WO6的禁帶寬度為3.05 eV(見圖7(B))，說明含有Bi2O3的Bi2WO6的催化劑的禁帶寬度加寬了。

(A)120 ℃/24 h Bi2WO6(B)130 ℃/24 h Bi2O3-Bi2WO6

圖7催化劑的禁帶寬度圖

2.5 紅外光譜分析

實(shí)驗(yàn)所做紅外圖譜所用的Bi2WO6催化劑在制備時(shí)都加了表面活性劑，其目的是為了查看催化劑的表面羥基以及驗(yàn)證表面活性劑在洗滌時(shí)是否洗凈。該批樣品是在制備過程中加了不同濃度的CTAB。

圖8為水熱反應(yīng)產(chǎn)物在不同表面活性劑下的紅外圖譜。

2.6 不同條件下制備的催化劑的吸附性能比較

本課題是在暗室超聲30 min，再在暗室靜置30 min進(jìn)行吸附。在相同的吸附條件下，沒有加催化劑時(shí)羅丹明B的吸光度與加催化劑靜置吸附后的吸光度有明顯的變化，說明羅丹明B能被催化劑所吸附。而且不同催化劑的吸附性能一般都不會(huì)相同。

表面活性劑濃度：(a)0.00 mol/L；(b)0.025 mol/L；(c)0.020 mol/L；(d)0.030 mol/L；(e)0.015 mol/L；(f)0.010 mol/L

圖8催化劑紅外光譜圖

圖9中C為加催化劑進(jìn)行吸附后的羅丹明的濃度，C0為沒有加催化劑時(shí)羅丹明B的濃度。利用C/C0的值來反映催化劑的吸附性能，C/C0的值越低表示被吸附得越好。

從圖9顯示，吸附性能最好是在pH=5時(shí)所制備的催化劑的。隨著反應(yīng)溫度的增高，催化劑的吸附性能先降低再增高；在制備時(shí)反應(yīng)體系中表面活性劑濃度增大催化劑的吸附性能也變大了；在制備時(shí)反應(yīng)體系中pH值的增大，催化劑的吸附性能先增高再降低。

圖9在不同條件下所制備的催化劑的吸附效果圖

Bi2WO6：1～4為反應(yīng)溫度依次為120 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃。5～8表面活性劑的濃度依次為0.015 mol/L，0.02 mol/L，0.025 mol/L，0.03 mol/L。9～12反應(yīng)體系中的pH值依次為1.5、5、7、9 。Bi2O3-Bi2WO6：13、14是在130 ℃、150 ℃下反應(yīng)24 h。5～14是在180 ℃下的反應(yīng)24 h。

2.7 不同反應(yīng)溫度下制備Bi2WO6的光催化活性

從圖10表明，在反應(yīng)溫度為120 ℃及180 ℃時(shí)所制備的催化劑在降解過程中羅丹明B的最大吸收譜線都有明顯藍(lán)移的現(xiàn)象從553.5 nm到495 nm。催化劑不同藍(lán)移的程度也不同。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[15～17]，這種藍(lán)移現(xiàn)象是由于催化劑在催化降解羅丹明B時(shí)發(fā)生了去乙基反應(yīng)。并且去乙基反應(yīng)與降解反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)達(dá)到一定時(shí)間后，藍(lán)移現(xiàn)象基本消失，但是降解仍在繼續(xù)。

(A)120 ℃/24 h

(B)180 ℃/24 h

圖10Bi2WO6催化劑在不同反應(yīng)時(shí)間下降解羅丹明B的紫外—可見吸收?qǐng)D譜

圖11為不同溫度下制備的催化劑對(duì)羅丹明B的降解效果圖。圖11中C為不同反應(yīng)時(shí)間的主峰的波長(zhǎng)吸收，C0為0 min時(shí)553 nm附近的波長(zhǎng)吸收。由圖11可以看出，反應(yīng)溫度為180 ℃與120 ℃時(shí)所制備的催化劑在光催化反應(yīng)120 min后的催化效果好，其中反應(yīng)溫度為180 ℃時(shí)所制備的催化劑，在降解率最高是在光催化時(shí)間為2 h后的。

(A)120 ℃/24 h (B)140 ℃/24 h (C)160 ℃/24 h (D)180 ℃/24 h

圖11羅丹明B在不同溫度下制備的Bi2WO6催化劑降解的效果圖

由圖11還可以看出，反應(yīng)溫度為180 ℃與120 ℃時(shí)所制備的催化劑在光催化反應(yīng)時(shí)間為0～30 min時(shí)的降解速度快。由降解率的走勢(shì)可知去乙基反應(yīng)使得反應(yīng)的初始速度很快。而且去乙基反應(yīng)在可見光照射下比降解反應(yīng)易發(fā)生。

2.8 140℃下?lián)诫s6%鐵制備的Bi2WO6的光催化活性

B，C，D，E，F(xiàn)，G代表每隔30 min的降解率

圖12140℃摻雜6%鐵制備的Bi2WO6催化劑降解羅丹明B的紫外—可見吸收?qǐng)D譜

由圖12表明，反應(yīng)溫度為140 ℃摻雜6%鐵所制備的催化劑降解羅丹明B的最大吸收譜有藍(lán)移現(xiàn)象。根據(jù)文獻(xiàn)可知，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)因?yàn)榱_丹明B在反應(yīng)中發(fā)去了乙基，在去乙基反應(yīng)與降解反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)一定時(shí)間后，藍(lán)移消失，但降解還在繼續(xù)。

2.9 不同pH值下制備Bi2WO6的光催化活性

圖13為不同pH值下制備Bi2WO6催化劑降解羅丹明B降解率圖。

1:pH=0.5/180 ℃/24 h；2:pH=1.5/180 ℃/24 h；3:pH=5/180 ℃/24 h；4:pH=7/180 ℃/24 h；5:pH=5/180 ℃/24 h

圖13不同pH值下制備Bi2WO6催化劑降解羅丹明B降解率圖

制備催化劑時(shí)，體系的pH值對(duì)光催化效率的影響顯著，在強(qiáng)酸性條件下所制備的催化劑的效率高，在堿性條件下的光催化效率低(見圖13)。體系pH值低時(shí)的催化效率高的原因是在酸性的條件下，H+抑制了硝酸鉍的水解，使得WO42-能更好地與Bi3+結(jié)合生成產(chǎn)物[18～22]。

2.10 Bi2O3-Bi2WO6的光催化性能

(A)130 ℃/24 h (B)150 ℃/24 h

圖14Bi2O3-Bi2WO6作催化劑降解羅丹明B的降解效果圖

反應(yīng)溫度為130 ℃，反應(yīng)時(shí)間為24 h時(shí)制備的Bi2O3-Bi2WO6的降解率高于反應(yīng)溫度150 ℃，反應(yīng)時(shí)間為24 h時(shí)制備的Bi2O3-Bi2WO6的降解率(見圖15)。Bi2O3-Bi2WO6可將光光催化時(shí)也伴隨著羅丹明B的去乙基反應(yīng)，且去乙基反應(yīng)十分明顯，發(fā)生于被可見光照射后的反應(yīng)初期(見圖14)。與圖10比較，Bi2O3-Bi2WO6的去乙基化比Bi2WO6強(qiáng)，但在一定時(shí)間后，最大吸收峰不再移動(dòng)，去乙基反應(yīng)不再發(fā)生，降解反應(yīng)仍在繼續(xù)。

(A)150 ℃/24 h

(B)130 ℃/24 h

圖15Bi2O3-Bi2WO6作光催化劑降解羅丹明B不同時(shí)間的紫外-可見吸收?qǐng)D譜

2.11 催化劑在降解染料時(shí)的選擇性

1：180 ℃/24 h Bi2WO6光催化降解甲基橙；2：180 ℃/24 h Bi2WO6光催化降解羅丹明B；3：150 ℃/24 Bi2O3-Bi2WO6催化降解甲基橙；4：150 ℃/24 Bi2O3-Bi2WO6催化降解羅丹明B

圖16催化劑對(duì)不同染料的降解效率圖

圖16中A、B的光催化反應(yīng)時(shí)間為120 min，C、D的光催化反應(yīng)時(shí)間為60 min。由圖16可知，不論是純的Bi2WO6還是Bi2O3-Bi2WO6降解羅丹明B的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于降解甲基橙的效果，150 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2O3-Bi2WO6降解甲基橙的效果高于180 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2WO6。由此可以看出，催化劑并不是對(duì)所有染料降解效果一樣，在降解過程中有一定的選擇性。所以，如果有必要還可以使用兩種或者多種催化劑復(fù)合來提高光催化活性。

2.12 催化劑的去乙基化效果

由圖17可以看出，不同的催化劑的去乙基效果不同，催化劑的吸附性能(見圖9)會(huì)影響去乙基反應(yīng)，吸附性能差的催化劑發(fā)生去乙基反應(yīng)的速度也低。

A-D為Bi2WO6：(A)120 ℃/24 h；(B)140 ℃/24 h；(C)160 ℃/24 h；(D)180 ℃/24 h E-F為Bi2O3-Bi2WO6；(E)130 ℃/24 h；(F)150 ℃/24 h

圖17位移隨時(shí)間變化圖(羅丹明B的最大吸收峰

3 結(jié)語(yǔ)

催化劑的形貌受制備條件的制約，不同反應(yīng)條件下所制備的催化劑的形貌不一樣，晶型也不一樣。制備條件不同也會(huì)對(duì)催化劑的表面羥基的含量有所影響。在120 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2WO6的粒徑均勻細(xì)小，分散程度好。120 ℃下反應(yīng)24 h所制備的Bi2WO6的吸收邊帶為474 nm,禁帶寬度為2.83 eV，位于可見光區(qū)，因此本實(shí)驗(yàn)所制備的催化劑具有可見光催化活性。含有的Bi2O3的Bi2WO6催化劑的吸收邊帶為433 nm禁帶寬度擴(kuò)大到3.05 eV。

催化劑的催化性能受催化劑的形貌、晶粒大小、比表面積等影響，然而催化劑的形貌、晶粒大小、比表面積又受制備的條件的影響。不同條件下制備的催化劑的吸附性能不同，對(duì)于Bi2WO6來說隨著溫度的升高，吸附性能先是降低再升高；隨著催化劑制備時(shí)反應(yīng)體系中表面活性劑濃度的升高，吸附性能先升高再降低；隨著制備時(shí)pH值的升高，吸附性能先升高再降低。在實(shí)驗(yàn)中可知制備時(shí)不加表面活性劑，低pH值下，反應(yīng)溫度為120 ℃和180 ℃，反應(yīng)時(shí)間為24 h時(shí)制備的Bi2WO6的催化效果好。含有的這主要是由于催化劑分散度好、顆粒細(xì)小均勻，吸收邊帶在474 nm，禁帶寬度為2.83 eV位于可見光區(qū)域所致。通過改變?cè)吓浔戎苽涞腂i2O3-Bi2WO6的兩組催化劑的催化效果都很好，其吸收邊帶為433 nm，禁帶寬度為3.05 eV。130 ℃時(shí)制備的Bi2O3-Bi2WO6催化劑催化效果更好，在光催化反應(yīng)為120 min時(shí)的降解效率達(dá)到98.79%。催化劑在降解染料的過程中對(duì)有機(jī)染料有一定的選擇性。本實(shí)驗(yàn)所制備的催化劑對(duì)羅丹明B的降解率高于對(duì)甲基橙的降解率。在光催化降解實(shí)驗(yàn)中，催化劑不同去乙基的效果不同，去乙基作用使得在降解的時(shí)候主峰藍(lán)移。去乙基作用加速了反應(yīng)初時(shí)的降解速度