鎢酸鉍光催化降解有機(jī)染料機(jī)理的研究.pdf

1、近幾年,隨著工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境問題己成為人們最關(guān)注的問題之一。尤其是染料工業(yè)和印染工業(yè)的迅速發(fā)展,使排入水體中的染料品種和數(shù)量也日益增多。由于工業(yè)用染料基本上都是有機(jī)染料,這類染料毒性大、色度深、難降解,其排入水體后會(huì)對人類健康造成嚴(yán)重的威脅,因此人們開始研究處理染料廢水的工藝方法。傳統(tǒng)的處理方法如吸附法、生物氧化法等處理效果差,不能達(dá)到完全處理的目的。自TiO2被用作電極光催化分解水的實(shí)驗(yàn)成功以后,近幾年,大量的研究都集中在光催化氧

2、化技術(shù)處理染料廢水方面。在目前研究的光催化劑中,Bi2WO6由于其合適的價(jià)帶和良好的性能已被認(rèn)為是能有效光催化降解有機(jī)染料的可見光型催化劑。
　　 該論文以硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)和鎢酸鈉(Na2WO4·2H2O)為原料,在檸檬酸和NaHCO3的輔助作用下用傳統(tǒng)水熱法成功地制備了具有光催化性能的中空結(jié)構(gòu)的Bi2WO6納米微球。并以該納米微球?yàn)楣獯呋瘎?在可見光(500W氙燈)的照射下,光催化降解不同濃度的羅丹明B(R

3、hB)和不同pH值的甲基橙(MO)溶液。并研究這兩種染料的降解過程和降解中間產(chǎn)物,最終分析其降解機(jī)理。粉體表征和測試過程中,我們用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外可見漫反射光譜(UV-Vis)觀察所制備的Bi2WO6納米粉體的結(jié)構(gòu)特征及其形貌,同時(shí)對其光學(xué)性能也進(jìn)行了分析。除此之外,還通過UV-Vis、高效液相色譜(HPLC)、色質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)對兩種有機(jī)染料的降解過程和降解中間產(chǎn)物進(jìn)行

4、了相關(guān)分析,根據(jù)這些分析結(jié)果提出了羅丹明B(RhB)和甲基橙(MO)溶液的光催化降解機(jī)理。
　　 實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果表明:
　　 (1)用水熱法制備的Bi2WO6納米微球是正交晶系的,且其結(jié)晶性比較好,純度高,形貌比較均一。掃描電鏡圖和透射電鏡圖顯示所制備的微球是由大量長度大約為150～200nm的納米片堆積而成的中空結(jié)構(gòu)。其選區(qū)電子衍射(SAED)圖片顯示該微球是單晶的。
　　 (2)用上步制備的Bi2WO6納米粉

5、體為光催化劑降解不同濃度(5mg/L,10mg/L,20mg/L)的RhB溶液。結(jié)果表明:光照可以使RhB溶液發(fā)生不同程度的光降解,溶液濃度越大,降解時(shí)間越長。綜合三種圖譜分析其光降解過程顯示:RhB溶液的光催化降解過程是脫乙基過程和羥基化過程共同作用的結(jié)果,溶液濃度的大小直接影響這兩種作用的主次地位。RhB溶液的光降解是一個(gè)很復(fù)雜的過程,首先是苯環(huán)外各基團(tuán)的脫離,接著苯環(huán)逐漸裂解,最終使其分解為大量小分子物質(zhì)。
　　 (3)同

6、樣用Bi2WO6光催化降解不同pH值(pH=5,3,1)條件下的甲基橙(MO)溶液。分析結(jié)果表明:甲基橙(MO)溶液的光降解速率與其pH成反比。甲基橙是典型的偶氮染料,其發(fā)色基團(tuán)就是偶氮鍵(-N=N-)的存在。在酸性條件下,甲基橙的偶氮鍵被破壞,由原來的偶氮結(jié)構(gòu)變成了較易降解的對醌式結(jié)構(gòu)。除此之外,酸性還可以影響光催化劑的結(jié)構(gòu)和羥基(·OH)自由基的活性,故可以提高甲基橙的光降解效率。綜合分析結(jié)果表明:甲基橙的光降解主要是·OH進(jìn)攻苯環(huán)