焙烧温度对钨酸铋光催化剂的影响

第31卷第1期2006年3月广西大学学报(自然科学版)JournalofGuangxiUniversity(NatSciEd)Vo1．31，NO．1Mar．，2006文章编号：1001—7445(2006)01—0082—04焙烧温度对钨酸铋光催化剂的影响刘自力h，秦祖赠，韦江慧。(1．广西大学化学化工学院，广西南宁530004；2．广州大学化学化工学院，广东广州510405；3．广西环保监测中心站，广西南宁530022)摘要：本文采用固体漫反射紫外扫描(DRS)、热重(TG)、差示热量扫描(DSC)和傅立叶变换红外光谱(FT—IR)等研究了焙烧温度对钨酸铋光催化剂结构的影响．研究表明：焙烧温度对钨酸铋光催化剂具有重要的影响．通过比较，钨酸铋光催化剂的适宜的焙烧温度为873K，其禁带宽度为2．75eV．该催化剂可在2h内使糖蜜酒精废水的色度催化降解89．4．热分析表明，钨酸铋光催化剂的前驱体分解温度在473～573K，晶相形成温度在673～820K之间．催化剂的焙烧温度电影响其表面羟基的含量，873K焙烧的钨酸铋光催化剂表面富含羟基，而催化剂表面羟基含量直接影响催化剂生成具有强氧化能力的羟基自由基的能力，所以直接影响催化剂的催化活性．关键词：光催化剂钨酸铋糖蜜酒精废水降解中国分类号：O643．32文献标识码：A1972年Fujishma和Honda首次在Nature杂志上发表的关于TjO电极光分解水的论文L】j，成为多相光催化新时代开始的标志．从此，来自化学、物理、材料等领域的学者从各个不同的角度探讨多相光催化过程的原理以及提高光催化效率的途径．目前已研究的光催化剂主要有TiO、ZnO、CdS、SiC、WO。、In2O。、SnO2、SiO2、FeO。等【2。】，但这些催化剂存在如禁带宽度太宽，稳定性较差等许多问题．前文已报道一种新的钨酸铋光催化剂，该催化剂具有禁带宽度窄、催化性能好、光催化稳定等特点．本文对该催化剂制备中的焙烧过程进行了比较：分析，并采用先进的表面分析技术对其结构进行了表征，得到了钨酸铋光催化剂结构与性能的关系．1实验部分1．1BiWO光催催化剂的合成采用硝酸铋(AR)和钨酸铵(AR)合成BiWO光催化剂，合成工艺详见文献]．1．2Bi2W0光催化剂的表征采用德国耐弛公司生产的STA409DC型综合热分析仪进行催化剂的热分析表征，热分析表征参数是：初温294K，升温速度10K／rain，终温l173K；采用日本理学D／MAX2500V型X射线衍射仪进行催化剂的晶相结构分析，其测试参数是：CuK。辐射，管压4OkV，管流200mA；采用北京普析生产的TU一1900型(配积分球)紫外一可见分光光度仪测试催化剂的光吸收过程，其测试参数为：快速扫描，扫描范围800~230rlm，换灯波长395．2171111，扫描问隔1rim，光度模式T％；采用美国ThermoNicoletNEXUS470型红外光谱仪测量催化剂表面的羟基情况，其扫描参数为：扫描次数32，扫描范围400--4000em一，镜相速度0．6329．1．3Bi2WO6催化剂的评价采用SGY一1型多功能光化学反应仪(南京斯东柯电气设备有限公司)中对BiWO光催化剂进行收稿日期：2005—1o一26；修订日期：2005—12—02基金项目：国家自然科学基金资助课题(20466001)及广西自然科学基金资助课题(自0135015)作者简介：刘自力(1965一)，男，湖南安化人，教授，博士生导师．维普资讯http://www.cqvip.com第1期刘自力等：焙烧温度对钨酸铋光催化剂的影响83活性评价，工艺参数详见文献[引．2结果与讨论2．1催化剂活性评价结果不同温度下焙烧得到的催化剂活性比较如图1所示．由图1可知，无论何时取样分析，降解脱色最快的催化剂是873K下焙烧的催化剂，由此得：873K为催化剂的最佳焙烧温度，此时废水的脱色率为89．4．比较分析图1可知，高出873K焙烧的催化剂的活性反而下降，可能是高温烧结，使催化剂比表面下降，从而减少了单位面积上活性中心数量，导致催化剂活性下降．在实验过程中发现，反应过程中催化剂的表面吸附一层棕红色的物质，随着反应的进行，吸附物的量逐渐减少，但300．I∞∞Oe0o7∞8∞90o1Ooo77K减少程度存在差异，活性好的催化剂表图1不同焙烧温度对Bi2w06催化剂活性(脱色率)的影响面的吸附物减少得快一些，而活性差的催化剂的表面的吸附物减少得慢一些，这主要是光催化剂在废水中发生吸附沉降和催化氧化反应两个过程，催化剂活性的差异导致催化氧化反应速度的不同，从而导致吸附物消失存在快慢．2．2表征结果2．2．1固体漫反射紫外扫描表征100经不同温度焙烧的钨酸铋催化剂的漫反射紫外光谱曲线(DRS)如图2所示．紫外光谱曲线在300～4