新型催化剂锑酸镉Cd2+Sb2+O68的合成及其光催化性能的研究.pdf

第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会 新型催化剂锑酸镉Cd2Sb2 06．8的合成 及其光催化性能的研究 孙蒙李旦振’ 邵宇 肖光参陈伟付贤智 (福州大学光催化研究所，福建福州350002) 摘要：通过简单的水热法首次合成了锑酸镉光催化剂。所得样品分别通过x射线衍射、N：吸附 脱附、透射电镜等进行了表征。通过在紫外光照下对苯的降解评价了样品的气相光催化活性。实验 结果表明锑酸镉有着优于二氧化钛的光催化活性。通过40小时的长时间反应，锑酸镉表现出了稳定 的光催化活性和活性稳定性，并没有观察到明显的催化剂失活现象。在液相活性评价方面，主要以甲 基橙为目标污染物，锑酸镉也展示了较高的光催化活性。另外，在可能的光催化降解机理方面也进行 了探究。 关键词：光催化剂；锑酸镉；紫外光；苯；降解 在众多的半导体光催化剂中，TiO：以其光催化活性高、氧化能力强、化学稳定性好、无毒、成本低 而倍受人们的青睐¨]。然而，TiO：在光催化氧化一些挥发性有机污染物过程中存在严重的失活现 象【2。】，使其广泛的工业应用受到极大的制约。因此，开发非二氧化钛系具有高活性和活性稳定性的 光催化剂将是一项重要的研究工作。有着较宽带隙的半导体光催化剂，由于其拥有相对于TiO：更强 的氧化还原能力，可以表现出更好的活性和活性稳定性，并有效抑制催化剂的失活，已经成为光催化 剂开发领域的一个新热点M“J。 1 实验部分 1．1材料与方法 锑酸镉Cd：Sb：O¨的水热合成以焦锑酸钾和醋酸镉为原料。将醋酸镉溶液按摩尔比加入到焦锑 酸钾溶液中得到白色沉淀。在不断搅拌下，加入一定量的氢氧化钠溶液，调节混合物的pH值为14。 时后，自然冷却至室温。所得白色沉淀经离心，洗涤，烘干后得到样品。所得样品经XRD、TEM、XPS 等手段进行表征。通过气相降解苯和液相降解染料对其催化性能进行了评价，采用发射波长为 254nm的紫外灯作为激发光源。 2结果与分析 2．1Ⅺ∞和TEM表征 图1给出了在不同pH条件下所合成样品的XRD谱图。从图中可以看出，在pH为5—14条件下 可以合成出纯的锑酸镉(JCPDS no．42—0300)样品，但随着pH的增大，所合成样品的粒径不断减小。 而当pH为l时，所得样品中含有少量的杂相。图2为锑酸镉样品的高分辨电镜图，从图中可以看到 清晰的晶格条纹，样品的粒子直径约为10nm。样品较小的粒径使其可能拥有较大的比表面积，通过 BET测试得到锑酸镉样品的比表面积为163m2·g～。 2．2锑酸镉光催化活性 图3为锑酸镉气相降解苯的光催化活性图，以二氧化钛(P25)做参比。从图中可以看出，在40小 时的连续反应中锑酸镉对苯的转化率保持在16％，同时伴随有100ppm的二氧化碳产生。然而，二氧 ·Email：dzli@fzu．edu，cn 一56— 第七届全国催化剂制备科学与技术研i；卡会 2％， 化钛对苯的降解H表现出较低的话性，这与其表面积炭导致严重失活有关，对苯的转化牢只有4 二氧化钛的产生量约为50ppm。罔4为锑酸镉液相降解甲基橙的光催化活性图，锑酸镉在60分钟内 对甲基橙的降解率达到98％，但其降解速率略低于P25。一般认为。催化剂的光催化活性主要受几个 因素的影响：对降解物的吸附能力、对可利加光的吸收能力、光生电子空穴对的分离以及其迁移速率 等。锑酸镉拥有163m2·g“的大比表面积，对污染物质有着较强的吸附能力，可“使污染物‘j催化剂 表面的活性物种进行有效地接触，促进光催化反府的进行。其次，通过紫外可见襁反射光潜表征我们 发现，锑酸镉在紫外区有着优于I25的光吸收，能型有效的利用紫外光。最后，锑酸镉是公认的具有 氧空位的半导体材料，紫外光照下产q瑚电子町以被氧卒位捕秋，使电子空穴进行有效地分离；同时， 在高能量的紫外光照射下，被捕获的电子又可以被释放出来，进而与分子氧结台为活性物种并参与催 化反应。吼上几种因素可能是致使锑酸镉有着较高光催化活性的主要原因。