Bi2O3对染料的光催化降解性能.pdfVIP

维普资讯 第 19卷 第 5期 应 用 化 学 Voi．19No．8 2002年 5月 CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEM ISTRY M ay2002 Bi：0 对染料的光催化降解性能 王傻珍 付希贤 杨秋华 白树林 孙艺环 (天津大学理学院化学系 天津 300078) 美蕾词 B 0 ，脱色 ，光催化降解 中图分类号：0643 文献标识码 ：A 文章编号：1000—0518(2002)05—0483—03 近年来 ，利用半导体材料光催化降解有害污染物 已成为比较热门的研究课题之一口]，因其能有效 地利用太阳能并在反应中产生强氧化能力的空穴和羟基 自由基，因而备受人们的关注．目前使用较多 的是催化括性高，稳定性好的TiO：】，但由于其带隙较宽(3．2eV)，只能吸收波长 ^≤387nm 的紫外 光．因此研制新型光催化剂或改善催化效率仍是重要研究课题．近年来 ，有报道用 BiO 光催化处理含 亚硝酸盐废水的实验研究 J，结果比较满意．本研究对 BiO 的制备、表征及其作光催化剂处理各种染 料溶液进行实验 ，结果表明，BiO。具有较好的光催化括性． 主要仪器和试剂 ：WCT—I微机差热天平 (北京光学仪器厂)，XL30环境扫描电镜 ，BDX300型 x射 线衍射仪 (北京大学仪器厂)，450W 自镇流荧光汞灯 (2)410nm，天津灯具厂)，OAS400型光声光谱仪 (扫描范围300nm～3．2 m)，HP一8453紫外可见分光光度计，FTS3000红外分光光度计． Bi(NO。)·5HO(天津苏庄化学试剂厂)为分析纯 ，染料为市售． Bi0 的制备和表征 ：采用硝酸盐水解法制备 BiO．将 Bi(NO ) ·5HO溶于适量 1mol／LHNO 中，配成 BifNO)溶液，将其缓慢倒入沸腾的蒸馏水中，即产生白色碱式硝酸铋沉淀．对碱式盐进行热 重一差热分析．以确定灼烧温度．在 500℃下灼烧 3h，即制得淡黄色BiO 粉末．用x射线衍射仪分析 其晶体结构 ，用扫描 电镜分析其粒径，用光声光谱仪测定其吸收峰波长． 染料溶液 的光催化 降解脱色 ：在 50mL浓度为 10mg／L的各种染料溶液 中，分别加入 0．1000g BO 样品，用荧光汞灯或太阳光照射2h，静置取上层清液 ，在染料的最大吸收波长下测定其吸光度A， 染料溶液 的脱色率 D= [(A。一A)／A]xi00 ，A。为光照前染料溶液的吸光度 ，以染料溶液的脱色率 表征 BO 的光催化括性．将用过的BiO。干燥后进行红外分析 ，检验染料是否被吸附，并对光催化反 应后完全褪色的染料溶液和染料原液进行紫外分析，以判断溶液中的染料是否被降解． 结果与讨论 TG—DTA及 XRD分析 ：为 了解催化剂的生成过程及确定灼烧温度 ，从碱式硝酸铋的热重一差热分 析 (图略)可以看出，在 280～320℃之间，样品有严重的质量损失 ，在 316℃时有 l明显的吸收峰，此峰 为硝酸盐的热分解造成的，失重率为8．4 ．这与实验中升温至 300℃左右时，放 出刺激气味的NO。气 体相吻合．在 320~500℃温度范 围的失重率为 8，2 ，在 496℃有 l吸收峰，此峰与发生 固相反应、进 一 步脱去氧原子生成氧化物有关．此后在 540～560℃温度 内质量损失很小 ，550℃出现一吸收峰，可 能与晶体的微小相变有关．最后确定灼烧温度为 500℃． 对 500C下制备 的BiO 进行 XRD分析 (图略)，并将测定的衍射峰晶格参数 d与标准卡理论值 (卡号 41—1449)进行对照 ，d实验值 (理论值)为 ：3．33117(3，3090)，3．2558(3．255。)，2．7ll3(2．709 0)，2，6923(2．6930)，2．5587(2．5586)，1．9589(1．9591)，1．7455(1．7456)，测定结果与理论值十分 吻合，表明已制得Bi。O 晶体，用扫描电镜对样品进行分析 (图略)得知，BO 的粒径较大 ，约为 l m． 从 B O 的光声光谱 图可以看出，在 411nm处有 1较强的吸收峰(图略)． 2001c910