徐平，邢焰，吳大旺

(1.黔南民族師范學(xué)院化學(xué)與化工系，貴州都勻 558000;

2.四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院教育部綠色化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610064)

TiO2-ZrO2-Bi2WO6催化劑的制備及其對苯的降解性能*

徐平1，2，邢焰1，吳大旺1

(1.黔南民族師范學(xué)院化學(xué)與化工系，貴州都勻 558000;

2.四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院教育部綠色化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610064)

Bi2WO6;ZrO2-TiO2;催化劑;制備;光催化;苯

以半導(dǎo)體為催化劑，利用太陽光催化有毒污染物質(zhì)作為一種有效的治理污染方法已成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。自1972年報道了TiO2在紫外光照射下可分解水生成氫氣和氧氣后［1］，TiO2因其具有能將有機(jī)物礦化、無二次污染等獨(dú)特性能引起了人們的極大關(guān)注。但是，由于TiO2禁帶寬度較寬，光生電子和空穴的復(fù)合率高，導(dǎo)致其可見光利用率低。因此如何開發(fā)出高效的可見光誘導(dǎo)的光催化劑是環(huán)境污染治理及可再生能源開發(fā)的重要內(nèi)容之一。

在光催化領(lǐng)域，有關(guān)降解氣相苯的研究較少。由于苯是常見的氣相有機(jī)污染物，來源廣泛、毒性大、難降解和高致癌性，環(huán)境危害性大，對其進(jìn)行降解研究意義重大。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

X'Pert Pro MPD型X-射線衍射儀(XRD); Rise-1032吸附儀(BET);TU-1901型紫外-可見分光光度計(jì);NEXUS-670型紅外光譜儀(KBr壓片);GC2000-Ⅱ型氣相色譜儀(FID檢測器，GDX 101色譜柱);XSAM-800型能譜儀上(XPS)。

硫酸氧鈦(TiOSO4·2H2O)和硝酸鋯［Zr (NO3)4·3H2O］，工業(yè)級，丹東中和化工廠;氨水(NH3·H2O)，分析純，成都金山試劑廠;硝酸鉍［Bi(NO3)3·5H2O］，分析純，成都科龍化工試劑廠;偏鎢酸銨［(NH4)6H2W12O40·XH2O］，分析純，江蘇姜堰安達(dá)公司。

1.2 催化劑(Cat)的制備

1.3 Cat的活性評價

以氣相苯模擬氣體污染物，分別在紫外光和可見光照射下，觀察催化劑對氣相苯的分解。反應(yīng)箱為一密閉的不銹鋼腔體(165 L)，支架頂部安裝一臺微風(fēng)扇，陶瓷加熱板(12 cm×12 cm)置于反應(yīng)箱內(nèi)支架的底部。其上方有3支功率各8 W，共24 W的紫外殺菌燈，主波長254 nm，或兩支波長在400 nm～720 nm，各200 W共400 W的鎢絲燈。

將Cat 0.3 g均勻分散在反應(yīng)箱內(nèi)面積為98 cm2的鋁箔上，箱內(nèi)溫度控制在(50±3)℃。將苯注入反應(yīng)箱使其揮發(fā)，并使苯蒸氣的濃度蒸發(fā)至約1 mg·L-1。苯降解過程中，每隔30 min取樣，采用氣相色譜儀分析氣相苯的濃度。按下式計(jì)算苯的降解率。

式中:C0為氣體苯的初始濃度(體積分?jǐn)?shù))，Ct為開燈照射后t時刻苯的濃度

2 結(jié)果與討論

2.1 Cat的催化性能

圖1 紫外光照射下Cat對苯的降解活性Figure 1Degradation of C6H6over Cat under ultraviolet light irradiation for 5 h

表1 可見光照7 h Cat對苯的降解率Table 1Degradation of C6H6over Cat under visible light irradiation for 7 h

2.2 表征

(1)XRD及織構(gòu)性質(zhì)

圖2 Cat的XRD譜圖Figure 2XRD patterns of Cat

綜上所述，Bi2WO6的摻雜阻礙了TiO2晶體的聚集，使得催化劑晶粒尺寸減小，晶粒尺寸的減小和銳鈦礦相含量的增高均能提高光催化效率［3］，與催化劑對紫外光的降解活性一致。

(2)FT-IR

表2 Cat的晶粒尺寸、晶胞參數(shù)、半峰寬、比表面積、禁帶寬度Table 2Crystallite size，lattice parameters，F(xiàn)WHM of anatase(101) plane，BET surface areas，pore size and band gap of Cat

圖3 Cat的FT-IR譜圖Figure 3FT-IR spectra of Cat

(3)UV-Vis漫反射

圖4 Cat的紫外-可見漫反射譜圖Figure 4UV-vis diffuse reflection absorption spectra of Cat

(4)XPS

表3 Cat中各元素的表面結(jié)合能Table 3Binding energies of Cat

3 結(jié)論

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Preparation of TiO2-ZrO2-Bi2WO6Catalysts and Its Photocatalytic Activities on Decomposing Benzene

XU Ping1，2，XING Yan1，WU Da-wang1

(1.Departement of Chemistry and Chemical Engineering，Qiannan Normal College Nationality，Duyun 558000，China; 2.Key Laboratory of Green Chemistry and Technology of the Ministry of Education，College of Chemistry，Sichuan university，Chengdu 610064，China)

Bi2WO6;TiO2-ZrO2;catalyst;preparation;photocatalysis;benzene

O614;O643.36

A

1005-1511(2014)03-0373-05

2013-11-13;

2013-04-15

貴州省教育廳自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(黔教科2005221)

徐平(1973-)，女，漢族，貴州都勻人，主要從事工業(yè)催化及化工工藝的研究。E-mail:52443884@qq.com