1、中文 5335 字 ,3740 单词， 19000 英文字符 出处： Journal of Hazardous Materials 173 (2010) 194199 CTAB 辅助合成单斜相 BiVO4及其在可见光下对有机染色剂的高效降 解 尹文宗，王文忠，周林，孙松梅，张玲 上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，定西路 1295，上海 200050，中国 摘 要： 本课题在 CTAB的辅助下通过水化法合成了一种高效的单斜相 BiVO4光催化剂即 C-BVO。分别通过 XRD、 FE-SEM和漫反射光谱分析表征其结构、形貌和 光物理性能，通过可见光下罗丹明 B溶液的降解率来表征
2、其光催化效率，结果表明 C-BVO的光催化性能远远高于仅在水化条件下合成的BiVO4和由固相法合成的 BiVO4。研究过程中，对罗丹明 B溶液的脱乙基效率和结合发色团的分解效率进行分别调查统计。测量 C-BVO光催化降解后的罗丹明 B溶液中化学需氧量的值发现降低了 53%。在 C-BVO的合成中， CTAB的添加不仅通过形成反应媒介物 BiOBr 而改变了反应进程，而且促进了由 BiOBr 到 BiVO4的转变。通过实施对比试验发现 C-BVO中杂质能级的存在对其高效的光催化性能起到了 重要作用。 关键词： 单斜 BiVO4，光催化剂， CTAB，脱乙基， 结合发色团 1 简介 在纺织业及其他
3、工业废水中，有机染色剂已经成为了一种主要的环境污染物。由于很多的染色剂都具有高水溶性，因此一些传统的处理方法如：絮凝法、活性炭吸附法、微生物降解法等效果都不理想。而近年来，光催化降解法在废水有机染色剂的处理中起到了重要的作用。与其他方法相比，光催化降解法有很多优点如：对环境友好型氧化剂 O2 的应用，完全矿化，没有垃圾处理的问题，只需要温和的反应温度和压力条件，并且在有机染色剂的浓度很小时也能产生作用等。因此，光 催化降解在有机染色剂的处理方面有着很好的发展前景。早期对光催化剂的研究主要集中在紫外光激发光催化降解，然而，紫外光在太阳能中仅占约 4%，可见光占约 43%，因此可见光激发光催化剂已
4、经成为了新的研究焦点。 自研究发现 BiVO4有助于 AgNO3 水溶液在可见光照射下释放出 O2 以来，可见光激发的 BiVO4光催化剂越来越引起了人们的注意。 BiVO4有三种晶型分别是四方锆石型 (z-t)、四方白钨矿型 (s-t)和单斜白钨矿型 (s-m)，研究发现单斜白钨矿型 BiVO4 (m- BiVO4)比其他两种 BiVO4表现出高的多的光 催化活性。因此，人们通过很多方法来合成 m- BiVO4，如固相反应法、水热法或溶剂热法、水化法、超声波或微波辅助法、金属 -有机物分解法、火焰喷雾热解法和溶液燃烧法等。与其他方法相比，水化法可以提供一个更加温和的 BiVO4合成环境 ,并
5、且反应因素和产品的性能都容易调整。然而，据我们所知，CTAB辅助合成 BiVO4的方法还没有被报道。 在本次研究中，我们以 CTAB辅助水化反应法合成 m- BiVO4，以罗丹明 B溶液作为标准染色剂来衡量其在可见光下的光催化效率，并且分别调查统计其脱乙基效率及结合发色团的分解效率。经可见光照射后，罗丹明 B溶液中的化学需氧量 (COD)的值降低了 53%，证明了罗丹明 B溶液中发生了光m- BiVO4催化降解。科研工作者们已经开始研究 CTAB的添加对产品的影响，对光催化性能提高的一些原因也正在讨论中。 2 实验 2.1 样品 合成 本次实验所有试剂均来自上海化工公司，纯度均达到分析纯度，使
6、用时不需进一步提纯。一种典型的做法是先将 20 mlNH4VO3溶于 96 的去离子水中，然后使其降至室温。取一 250 ml的烧杯并加入 40 ml CTAB(0.05 M),将上一步所制得的的 NH4VO3溶液逐滴加 入其中，并进行 60 的油浴。下一步将 2 mmol的 Bi(NO3)35H2O加入到 20 ml去离子水中并搅拌约 10 min，使其形成水解完全的白色絮状物。将该絮状悬浮液逐滴加入到上述 60 烧杯中并进行搅拌。然后，将烧杯与冷凝器连接并进行80 油浴加热 12 h。将最终产物进行分离，并分别用去离子水和纯乙醇各清洗几遍，在空气中干燥。所制备的结晶物就被称为 C-BVO。为了进行对比，我们也分别通过固相反应法 15和水化法 8,13制备m-BiVO4，分别得到 SSR-BVO 和 AM-BVO。我们在试验中所得到 的主要样品已经在表 1 中表示和列举出来。 表 1 不同条件下制得的样品列表 2.2 表征 本实验通过日本的 Rigaku D/Max-2200PC 型 X射线衍射仪进行样品的 X 射
