鎢酸鉍納米粉體的合成及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其在環(huán)境凈化和能源再生方面的潛在應(yīng)用而備受關(guān)注。新型光催化材料鎢酸鉍是最簡(jiǎn)單的鉍層狀結(jié)構(gòu)氧化物之一,具有WO6和Bi2O2組成的類鈣鈦礦片層結(jié)構(gòu),其禁帶寬度相對(duì)于TiO2的禁帶寬度(3.2eV)較窄,能被紫外和可見光激發(fā),可同時(shí)利用太陽(yáng)光中的紫外光和可見光,越來越受到廣大研究者的青睞。
　　 本文以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O為原料,采用微波水熱法合成了純相Bi2WO6納米粉體、Cu/Bi

2、2WO6納米粉體、Y/Bi2WO6納米粉體及N/Bi2WO6納米粉體。探討了微波水熱工藝條件對(duì)Bi2WO6粉體的物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及光催化性能的影響:研究了Bi2WO6粉體微波水熱反應(yīng)機(jī)理;研究了離子摻雜對(duì)Bi2WO6納米粉體的物相結(jié)構(gòu)、形貌和光催化性能的影響;為了解決光催化劑的回收問題,對(duì)Bi2WO6薄膜的制備及其光催化性能進(jìn)行了初步探索。
　　 以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O為原料,用微波水熱法在14

3、0～200℃反應(yīng)60min制備出了正交晶相Bi2WO6納米粉體。140℃、160℃、180℃和200℃所合成粉體形貌分別為無序團(tuán)聚塊狀、球狀、多孔疏松絨線團(tuán)狀和開口的絨線團(tuán)花,比表面積為21.45、38.26、25.63和21.45m2/g;粉體在紫外-可見區(qū)均有強(qiáng)烈的吸收;Bi2WO6形成過程為:Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O水解生成BiONO3、H2WO4,并在水熱介質(zhì)中溶解形成BiO+和WO42-,BiO+和W

4、O42-結(jié)合并形成晶核、生長(zhǎng)形成Bi2WO6納米粉體:反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)時(shí)間為60min,填充度為60%,濃度為0.05mol·L-1時(shí)合成的月季花狀Bi2WO6粉體的光催化效果最佳,可見光照射60min羅丹明-B降解率為92%,紫外光照射40min羅丹明-B降解率高達(dá)97%。
　　 以Cu(NO3)2·3H2O為Cu源,采用微波水熱法制備了Cu2+摻雜的鎢酸鉍納米粉體。Cu2+替代Bi3+進(jìn)入Bi2WO6晶格,隨摻雜量增

5、加,Bi2WO6單斜相先出現(xiàn)后消失。Cu2+摻雜使形貌變化較大,出現(xiàn)了納米線纏繞成的絨線團(tuán)狀結(jié)構(gòu)(Rcu=2.5%)、層狀結(jié)構(gòu)(Rcu=5%)和類花簇狀結(jié)構(gòu)(20%)等形貌,光催化實(shí)驗(yàn)表明:Rcu=5%、7.5%、10%時(shí),摻雜可以改善Bi2WO6納米粉體的可見光催化活性,Cu摻雜不利于紫外光催化活性的提高。
　　 以Y(NI3)3·6H2O為Y源,采用微波水熱法制備了Y摻雜的鎢酸鉍納米粉體。Y離子替代Bi離子進(jìn)入Bi2WO6晶

6、格,未導(dǎo)致Bi2WO6新晶相的生成,使形貌變化較小,均為由薄片組裝成的花簇。光催化實(shí)驗(yàn)表明:RY=10%,摻雜改善了粉體可見光催化活性,Y摻雜使粉體紫外光催化性能下降。
　　 以CO(NH2)2為N源,采用微波水熱法制備了N摻雜的鎢酸鉍納米粉體。N原子替代O原子進(jìn)入晶格,未導(dǎo)致Bi2WO6新晶相的生成,使粉體形貌變得不規(guī)則,均為納米薄片無規(guī)則的團(tuán)聚在一起;光催化實(shí)驗(yàn)表明:N摻雜有利于提高Bi2WO6粉體的紫外和可見光催化性能,可