掺杂型光催化剂Ag—BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水的研究

30精细石油化工SPECIALITYPETR0CHEMICALS第29卷第1期2012年1月掺杂型光催化剂Ag—BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水的研究高晓明。，付峰，吕磊，武玉飞，王静，李稳宏。(1．延安大学化学与化工学院，陕西省化学反应工程重点实验室，陕西延安716000；2．西北大学化工学院，陕西西安710069)摘要：研究了掺杂型可见光催化剂Ag—BiVO的制备及其光催化氧化降解含酚废水的工艺条件。采用水热法制备了Ag—BiVO，并对其进行x射线衍射、紫外一可见漫反射等手段表征；以含酚废水为降解目标，考察了催化剂前驱体的pH值、催化剂用量和空气流量等工艺条件对降解率的影响，研究了Ag—BiVO催化剂光催化氧化苯酚的性能。结果表明，Ag的掺杂延伸了BiVO的可见光吸收范围，吸收边带明显红移，能隙禁带宽窄于纯BiVO，而Ag的掺杂没有改变BiVO的晶相，在中性条件下制备的Ag—BiVO催化剂晶型较完整，可见光催化活性最高。在空气通人量为200mL／min、Ag～BiVO(pH7)催化剂加入量为0．5mg／L时，400W金卤灯照射150min，对含酚废水的去除率可达93。关键词：银一钒酸铋水热合成光催化含酚废水中图分类号：TQ426．6X783．3文献标识码：A目前，利用光催化技术治理水污染是最活跃的研究领域之一，寻找高效的光催化剂是该领域的首要任务n]。BiVO具有带隙较窄(约2．4eV)、光化学稳定性较好、氧化还原能力较强及无毒、成本低等优点，越来越多地应用于可见光催化研究_9l。BIVO有三种晶体结构：单斜白钨矿、四方锆石和四方白钨矿，其中单斜晶相的可见光活性最高[1。。“]。实际应用中，由于纯BiVO催化剂的光生电子一空穴对复合率高，导致其光催化氧化效率有限。因此，必须通过添加电子受体，抑制光生电子一空穴对的复合机率，才能更好地利用其可见光活性。在此方面，人们采用了多种手段对BiVO进行改性。Zhou等_】采用非晶态异络合技术制备了光催化剂Co—BiVO，研究了该催化剂在可见光下降解甲基蓝的能力。Gel1采用水热合成法制备的可见光催化剂Pt—BO对甲基橙的可见光降解活性显著提高。Zhang等口采用金属有机物分解法制备了Si—BiVO复合光催化剂，研究了该催化剂在可见光下降解苯酚的能力。Zhang等采用水热合成制备了Au—giVO，研究发现Au能有效的抑制BO的光生电子一空穴的复合，Au-BiVO对甲基橙的可见光降解活性显著提高。Li等采用共沉淀法制备了BiVO／Bi。O。复合光催化剂，该催化剂相对纯Bi—VO对罗丹明B的可见光降解效果有了明显提高。索静等[1采用水热合成方法制备了Cu—BiVO，并将其涂膜在不锈钢丝金属网上，研究了其光催化降解气相甲苯的效果。Lee等胡采用溶液合成法制备了C—BiVO复合光催化剂，结果表明C的掺杂能延伸BiVO的可见光吸收范围，并对罗丹明B具有可见光催化活性。嵇天浩等口通过水热法合成了BiVO／TiO纳米复合物，并对其物质结构、形貌以及光催化性能进行了研究，结果表明，纳米复合材料不仅拓宽了的光吸收范围，而且其可见光光催化活性也很高。鉴于此，为了进一步探索掺杂型BiVO的种类，更好的抑制BiVO的光生电子一空穴对复合机率，笔者研究采用贵金属Ag对其改性，同时扩展其在含酚废水治理方面的应用。收稿日期：2011—09一¨；修改稿收到日期：2Ol1—12—19。作者简介：高晓明(1979一)，讲师，主要从事能源化工和工业催化的研究。E-mail：dawn1026@163．corn。基金项目：陕西省自然科学基金项目(2011JM2007)。第29卷第1期高晓明，等．掺杂型光催化剂Ag—BiVO的制备及其光催化降解含酚废水的研究311实验部分1．1试剂与仪器Bi(NO。)·5HO，分析纯，西安化学试剂厂；NHVO。，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；十二烷基苯磺酸钠，分析纯，天津市红岩化学试剂厂；AgNO。，分析纯，西安化学试剂厂。XRD一7000全自动x射线衍射仪，日本SHI—MAOZU公司；UV一2550紫外一可见分光光度仪，日本SHIMAOZU公司；V—Sorb2800P全自动比表面及孔径物理吸附分析仪，北京金埃谱科技有限公司；xPA一Ⅱ光化学分析仪，南京胥江机电厂；XPA一Ⅱ光化学控制器，南京胥江机电厂。1．2Ag—BiVO催化剂的制备称取1molBi(NO3)3·5H2O溶于20mL35的HNo。溶液(1溶液)，1molNHVO。固体溶于20mL6mol／LNaOH溶液(2溶液)。分别称取一定量十二烷基苯磺酸钠加入到1和2溶液中，室温下将1和2溶液分别磁力搅拌30min，搅拌结束后，将其混合，调节溶液pH值为5．0，6．0，7．0，8．0和9．0，搅拌混合溶液30rain，得到前驱物。称