SnWO4新型窄帶隙光催化劑的制備及其廢水處理性能的研究.pdf

1、光催化技術(shù)是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的環(huán)境治理技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間，因而開發(fā)出具有高催化活性的光催化劑具有十分重要的意義。在眾多種催化劑中，鎢酸亞錫(SnWO4)憑借其獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)和豐富的資源而受到大家的關(guān)注。α-SnWO4與其他催化劑相比具有禁帶寬度窄(約1.7eV～1.8eV)，可響應(yīng)可見光的特點(diǎn)。但因其光生載流子容易復(fù)合、遷移速率緩慢等問題，導(dǎo)致其催化活性大大降低。本論文通過對(duì)α-SnWO4的合成條件進(jìn)行優(yōu)化，采用表面

2、活性劑輔助合成和半導(dǎo)體復(fù)合，以此來提高α-SnWO4的催化活性。
　　本文以SnCl2·2H2O和Na2WO4·2H2O為原料通過水熱合成法制備得到α-SnWO4催化劑。通過單因素實(shí)驗(yàn)探索出催化劑制備過程中的pH值、水熱溫度、水熱時(shí)間和反應(yīng)物摩爾配比等最佳條件，同時(shí)對(duì)模擬污染物亞甲基藍(lán)溶液(MB)進(jìn)行光催化性能研究。結(jié)果表明在反應(yīng)溶液pH值為7，水熱溫度為180℃，水熱時(shí)間為36h以及SnCl2和Na2WO4的摩爾配比為1∶1時(shí)催

3、化劑活性最高，在5h內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解率達(dá)55.98％。在上述條件下，采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對(duì)α-SnWO4進(jìn)行表面活性劑修飾，同時(shí)對(duì)pH值、水熱溫度、水熱時(shí)間和CTAB添加量做正交實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果顯示α-SnWO4的最佳制備條件為水熱合成溫度為180℃，溶液的pH值為7，水熱時(shí)間為32h，Sn和CTAB的摩爾比為1∶0.06，該催化劑樣品在5h內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解率達(dá)79.65％。對(duì)上述催化劑進(jìn)行XRD、SEM和UV-

4、vis分析，發(fā)現(xiàn)制備的α-SnWO4催化劑的結(jié)構(gòu)為片狀結(jié)構(gòu)，其表面較為光滑，禁帶寬度較小，約為1.82eV。
　　為提高催化劑的活性，采用兩步水熱法制備出α-SnWO4/Bi2WO6半導(dǎo)體復(fù)合材料，并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同復(fù)合比下的催化劑具有不同的催化活性，在α-SnWO4與Bi2WO6的復(fù)合比為1∶0.4時(shí)，催化劑的催化活性最高，在5h內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解率達(dá)93.59％。對(duì)上述復(fù)合材料進(jìn)行XRD、SE

5、M和UV-vis分析，發(fā)現(xiàn)α-SnWO4/Bi2WO6的形貌仍然是由片狀結(jié)構(gòu)堆積而成，其禁帶寬度約為2.14eV。根據(jù)其禁帶寬度的大小進(jìn)一步計(jì)算出半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶，分析催化劑內(nèi)部電子空穴的遷移情況，得出使催化劑活性提高的反應(yīng)機(jī)理。
　　對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)添加CTAB的催化劑與未添加CTAB的催化劑相比，5h內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率從55.98％上升到79.65％。將催化劑進(jìn)一步與Bi2WO6進(jìn)行復(fù)合，其降解率達(dá)93.59％。由