謝文菊，董文琴，劉婉霞，羅利萍

(武夷學院 生態(tài)與資源工程學院， 福建 武夷山 354300)

水熱法制備微球SrWO4及其光催化性能的研究

謝文菊，董文琴，劉婉霞，羅利萍

(武夷學院 生態(tài)與資源工程學院， 福建 武夷山 354300)

以硝酸鍶和鎢酸鈉為原料、水為介質(zhì)、通過水熱反應合成法制備SrWO4光催化劑。采用XRD及SEM對鎢酸鍶的結構和形貌進行表征。用羅丹明B溶液模擬廢水研究SrWO4在酸性條件下(pH值為3)的光降解性能；改變催化劑本身及外界環(huán)境的條件(反應溫度、前驅液的pH值等)，研究在這些影響因素下SrWO4對羅丹明B溶液的降解效果。結果表明：反應溫度為140 ℃、反應時間為24 h且前驅液pH值為3時合成的鎢酸鍶對羅丹明B溶液的降解效果最佳，降解率達到90.75%。

SrWO4；水熱法；光降解；羅丹明B

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，紡織印染行業(yè)的排水量大幅度增長，由此而造成了嚴重的環(huán)境污染及經(jīng)濟損失。因此，解決印染廢水問題具有非常重要的社會意義和經(jīng)濟效益。目前，對印染廢水的處理主要采用物理法、化學法和生物法。物理吸附法中的膜分離技術易發(fā)生膜堵塞，需要定期進行化學處理，費用高；化學處理法不僅會造成環(huán)境的污染，而且成本較高[1]；生物處理法的條件較苛刻，例如厭氧-好氧法雖經(jīng)濟，但耗時長，對水質(zhì)的適應性弱。

本文利用水熱法合成了鎢酸鍶微米球，通過XRD、SEM和FTIR等手段對其進行了表征。以羅丹明B為模擬對象，合成的鎢酸鍶微米球為光催化劑，研究了水熱溫度、前驅液pH值等因素對羅丹明B降解率的影響。

1 實驗

1.1 主要儀器和試劑

儀器：V-1100D 型分光光度計(上海美譜達儀器有限公司)；PHS-3CT型數(shù)字pH計(上海雷磁儀器廠)；DF-101S型集熱式恒溫磁力加熱攪拌器(鞏義市于華儀器有限責任公司)；水熱合成反應釜(鄭州博科儀器設備有限公司)；電熱恒溫鼓風干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司)。

試劑：鎢酸鈉(AR)，硝酸鍶(AR)，羅丹明B(AR)，無水乙醇(AR)，氨水(AR)，氫氧化鈉(AR)(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 水熱法合成SrWO4

稱取2.116 3 g (0.01 mol)Sr(NO3)2和3.298 5 g (0.01 mol)Na2WO4·2H2O，分別用35 mL與100 mL的去離子水溶于250 mL燒杯中，于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器攪拌20 min，直至藥品完全溶解。將溶解好的Sr(NO3)2溶液緩慢倒入Na2WO4·2H2O溶液中并于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中攪拌30 min，使之混合均勻(產(chǎn)生白色沉淀)，再放入高功率數(shù)控超聲波清洗器工作 20 min。把上述所得混合液移入2個容積各為100 mL的水熱合成反應釜中，填充度為70%，置入電熱恒溫鼓風干燥箱，在180 ℃下恒溫24 h，然后自然冷卻。將白色沉淀用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在60 ℃電熱恒溫鼓風干燥箱干燥6 h，得到SrWO4樣品。

1.3 SrWO4的表征

本實驗采用UV-1100紫外可見分光光度計對樣品進行光性能分析，采用捷克VEGA3 SBU/SBH型SEM對樣品進行形貌分析，采用德國X射線衍射儀(Bruker D8 Advance X-Ray powder diffractometer,Cu Kα射線，λ=0.154 nm)進行實驗。

SrWO4材料的光催化性能測試方法：將制備的SrWO4粉末添加到羅丹明B溶液中，在一定溫度和pH值條件下，于羅丹明B最大吸收波長(554 nm)處測定其吸光度，經(jīng)紫外光輻照一段時間后過濾，取上層清液，測定濾液殘存羅丹明B吸光度。根據(jù)紫外光輻照前后樣品吸光度的變化，根據(jù)公式(1)計算羅丹明B的降解率：

(1)

其中：D為降解率；C0和C分別為羅丹明B的初始濃度和降解后的濃度(mg/L)。

2 結果與討論

2.1 XRD及FT-IR分析

圖1所示為在水熱條件為140 ℃、24 h下所得SrWO4樣品的XRD圖譜及FT-IR圖。由圖1(a)可知：所得SrWO4樣品的衍射峰與標準卡片(JCSD 08-0490)完全吻合，表明制備的SrWO4樣品晶型較好，物相單一，純度較高。此外，由圖1(a)可以看出：所得樣品的最強衍射峰為2θ=27.8°，對應于(112)晶面。具有體心四面體結構的SrWO4，其主要的紅外光譜的吸收峰是在400～1 000 cm-1之間。從圖1(b)可以看出：特征吸收峰出現(xiàn)在807 cm-1，這源于四面體中W-O鍵的伸縮振動。在1 632 cm-1與3 436 cm-1處產(chǎn)生的吸收峰分別是由于自由水與結晶水中羥基的伸縮振動造成的。

2.2 SEM形貌分析

圖2所示水熱條件為140 ℃、24 h下所得SrWO4材料的SEM形貌，其中圖2(a)～(d)所示分別為pH=3及pH=7條件下合成的SrWO4材料。由圖2可以看出：所得均呈現(xiàn)裂開的橢球狀，并且顆粒大小均一，分散均勻，顆粒尺寸大約為5 μm。此外，由圖2(b)(d)中裂開的橢圓球可以看出：本實驗制備的SrWO4材料均為實心球形，內(nèi)部由許多大小均勻的細小微粒組成。

圖1 鎢酸鍶(140 ℃，24 h)的XRD圖及FT-IR圖

圖2 鎢酸鍶(140 ℃，24 h)的SEM圖

2.3 光催化性能分析

圖3所示不同水熱條件所得SrWO4樣品對羅丹明B降解率的影響。由圖3(a)中可以看出：在120、140、160、180 ℃水熱溫度下得到的SrWO4對羅丹明B的降解率分別為81.21%、90.75%、85.67%、83.95%。在140 ℃下合成的SrWO4對羅丹明B的降解率最佳。隨著水熱溫度升高SrWO4的光催化活性有所下降，原因可能是溫度過高時，在高溫高壓下有些晶體引起的雜質(zhì)及結構缺陷會致其重新溶于溶液造成重結晶的不良反應；而溫度太低時則是沒有達到催化劑成型的溫度，使其發(fā)育不完全。

圖3(b)是(140 ℃，24 h)在不同pH值下合成的SrWO4，從圖3可見：當pH值為1時該催化劑對羅丹明B的降解率呈平緩趨勢；當pH值為3、5和7時光催化劑鎢酸鍶對羅丹明B起到了一定的降解效果；當pH值為11時略有下降。因此，pH值對鎢酸鍶樣品結構和結晶相有較大的影響：在酸性條件下(pH值為3、5)合成的SrWO4粉體晶型發(fā)育得較好，結晶度較高，尤其是當pH=3時，降解效率最優(yōu)達到90%左右，而在堿性條件下(pH=11)時光催化降解率較差。

圖3 反應溫度及前驅液pH值對羅丹明B的降解率的影響

3 結論

以鎢酸鈉和硝酸鍶為原料，采用水熱法合成了橢球狀顆粒SrWO4。通過單因素實驗研究了水熱反應溫度及前驅液pH值對所得材料光催化性能的影響。實驗結果表明：所得SrWO4結晶度高，SEM測試顯示為微米級橢球狀顆粒材料；當水熱反應溫度為140 ℃、反應時間24 h、pH=3時，所得材料對羅丹明B的光催化降解率達到90.75%。

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(責任編輯 何杰玲)

Preparation of SrWO4Microsphere and Its Photocatalytic Activity for RhB

XIE Wenju, DONG Wenqin, LIU Wanxia, LUO Liping

(College of Ecology and Resources Engineering, Wuyi University, Wuyishan 354300, China)

The SrWO4was prepared by hydrothermal method using Sr(NO3)2and Na2WO4as raw materials, water as solution. The products were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The photocatalytic performance of SrWO4was by ultraviolet visible(UV-Vis) spectrum measurement. In addition, this experiment investigated the photocatalytic activity of microcrystals for the degradation of rhodamine B(RhB) dyes which was simulation as effluent at acidity condition, and changed the identity of catalytic and the condition of external environment: different reaction time, different hydrogen ion concentration(pH) of precursor solution and without catalytic. Under those influence factors, the SrWO4microcrystals for the degradation of RhB was studied. The results showed that the reaction temperature was 140 ℃ , the reaction time was 24h and the pH value of precursor solution was 3. The strontium tungstate was perfectly synthesized on the degradation of RhB and the degradation reached to 90.75%.

SrWO4；hydrothermal method；photodegradation；Rhodamine B

2017-03-15 基金項目：福建省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201410397031)；武夷學院?？蒲谢鹳Y助項目(理工類)(XL201502)

謝文菊(1986—)，女，河南南陽人，講師，主要從事納米及催化材料研究，E-mail:xiewenju2011@163.com。

謝文菊，董文琴，劉婉霞，等.水熱法制備微球SrWO4及其光催化性能的研究[J].重慶理工大學學報(自然科學)，2017(8):109-112.

format：XIE Wenju, DONG Wenqin, LIU Wanxia, et al.Preparation of SrWO4Microsphere and Its Photocatalytic Activity for RhB[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(8):109-112.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.08.018

TB383

A

1674-8425(2017)08-0109-04