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TiO2/Bi2WO6复合光催化剂的制备及光催化性能研究*

2021-04-20房国丽

功能材料 2021年3期
关键词:催化剂

安 涛,房国丽

(北方民族大学 材料科学与工程学院,银川 750021)

0 引 言

Bi2WO6的禁带宽度约为2.8 eV,光生电子-空穴对的高复合率使光催化活性下降[14]。宽带隙半导体TiO2与窄带隙半导体Bi2WO6复合,不仅可以将催化剂的光吸收能力拓展至可见光范围,还有利于光生载流子的分离[15]。因此,TiO2/Bi2WO6异质结是当前最具潜力的一种可见光响应半导体光催化剂。如何可控合成结构稳定、性能优异的异质结构TiO2/Bi2WO6复合材料,是TiO2/Bi2WO6复合材料应用中面临的技术难题,也是当前一个研究热点。据文献报道,含有表面缺陷的TiO2可以提供缺陷活性位点,诱导形成TiO2/BixMyOz异质结[16]。通过提高界面结合完整性,减少空位浓度,可以提高光生载流子传输速率,促进光催化活性的提高。

本文以富含缺陷的TiO2纳米带为基体,利用缺陷活性位点诱导第二相Bi2WO6的异质生长,可控合成TiO2/Bi2WO6异质结复合光催化剂,进而研究基体表面缺陷、Bi2WO6负载量对TiO2/Bi2WO6复合材料光催化性能的影响。结合理论,分析TiO2/Bi2WO6异质结对有机污染物的光催化降解机制和主要活性物质。

1 实 验

1.1 试 剂

P25、氢氧化钠、盐酸、硫酸、硝酸、硝酸铋、钨酸钠、无水乙醇均为分析纯。

1.2 样品的制备

1.2.1 TiO2纳米带的制备

0.3 g P25添加到60 mL 10 mol/L NaOH溶液中,强磁力搅拌30 min至分散均匀,转移到反应釜中,200 ℃下水热反应48 h;反应后产物用去离子水清洗至中性,室温下在0.1 mol/L HCl溶液中浸泡 48 h,再次用去离子水洗涤至中性,干燥得到样品S1。随后,将S1在600 ℃下煅烧3 h,得到TiO2纳米带。为得到富含表面的缺陷的TiO2纳米带(H-TO),将干燥后在热处理前放入70 mL 0.02 mol/L H2SO4中100 ℃水热反应12 h,得到样品H-TO。……

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