新型p-n异质结BiPO4/WO3光催化剂治理工业废水研究

为了提高光生电子-空穴对的分离效率,采用两步水热法制备了一系列BiPO4/WO3复合光催化剂,并对样品进行了一系列技术表征,如X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-解吸、表面光电压谱(SPV)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)。由HRTEM的结果可知,BiPO4和WO3之间形成了异质结。通过DRS表征,BiPO4/WO3复合材料的吸收边带均为350~500 nm,随BiPO4含量增加,吸收边带发生蓝移。通过计算,BiPO4和WO3的带隙能量分别为4. 18 e V和2. 26 e V。由SPV结果可知,光生电子移动到BiPO4/WO3复合物的外部,有利于光生电子-空穴的分离。通过N2吸附-脱附的表征结果可知,5%BiPO4/WO3复合物的表面积为11. 11 m2/g,大于纯WO3的表面积(7. 33 m2/g)。为评价材料的光催化活性,选用环境污染物罗丹明B(Rh B),与纯BiPO4和WO3相比,负载后的BiPO4/WO3复合材料在模拟太阳光下对Rh B(质量浓度为10 mg/L)的降解具有较高的光催化活性。在BiPO4/WO3的复合材料中,光照120 min后,5%BiPO4/WO3降解Rh B的降解率可达88. 1%。结果表明,BiPO4/WO3光催化活性的提高归因于BiPO4/WO3的较大表面积和BiPO4与WO3之间p-n异质结的形成,这有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。

BiPO4的合成及负载WO3改善其光催化降解罗丹明B

将Bi(NO3)3·5H2O溶于水和无水乙醇,与Na2HPO4反应合成BiPO4。将WO3负载到BiPO4上合成WO3/BiPO4复合材料,改善BiPO4的光催化性能。用X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等对合成的样品进行表征。并探究BiPO4、WO3和不同WO3负载量的WO3/BiPO4光催化剂样品降解罗丹明B的效果。结果表明,WO3/BiPO4显示出很好的光催化效果,其中表现最好的样品是3∶1WO3/BiPO4,其光催化降解罗丹明B的速率是BiPO4的2.14倍。