石墨烯鎢酸鉍氧化鈦抱團出擊 甲基廢水見光死

甲基類廢水，例如亞甲基藍、亞甲基橙都是公認的高度難處理工業染料廢水，如若不經處理就排入江河湖海，不僅會產生生態滅絕，還會完全摧毀河流的自淨能力，造成不可逆的後果。

鎢酸鉍是近年來廣受歡迎的新型可見光催化劑, 特別是花瓣狀鎢酸鉍，光吸收好且穩定性高, 在光催化領域有著廣闊的應用前景。但其光生電子和空穴易複合, 量子效率不高, 因此, 改性成為提高鎢酸鉍光催化性能的重要手段。

我國學者認為，對鎢酸鉍進行適量的摻雜，進行半導體複合和助劑修飾等是提高鎢酸鉍光催化性能的有效途徑。但是採用哪一個化合物摻雜，並且能在成本有效控制的前提下提高催效性能，哪又是另一個急待解決的問題。

近年來, 石墨烯以其二維結構獨特、比表面積大和電子傳輸率高等優點給材料工業帶來了翻天覆地的變革，被公認為“新材料之王”，我國學者認為，將石墨烯作為一種高效電子助劑，與 Bi₂WO₆催化劑複合, 將大幅提高其光捕捉電子能力，從而提高催化能力。但學者們還認為，僅有石墨烯是不夠的，還需要增加光催化空穴數量，提高鎢酸鉍的空穴製造能力。

在光降解過程中，光降解的主要活性物種HO·是由空穴和H₂O反應得到的。近年來, 往光催化劑中加入空穴助劑是比較流行的一種方法，非晶氧化物無定型 TiO₂是常用的助劑，TiO₂本身也是一種光催化劑。研究發現, 將無定型 TiO2薄膜作為助劑塗覆在BiVO₄、GaAs電極表面, 能快速轉移光生空穴。

以鎢酸鉍（Bi₂WO₆）為主催化劑，石墨烯（rGO）為電子助劑，二氧化鈦（TIO₂）為空穴助劑，三劍客聯合共同降解甲基廢水，畫面太美不敢想像。有學者使用水熱-浸漬沉積法制成了Ti(IV)-rGO/Bi₂WO₆，降解亞甲基橙，經測試得出了結論，複合催化劑的催化速率分別是純Bi₂WO₆、Ti(IV)/ Bi₂WO₆、rGO/Bi₂WO₆的88倍、67倍和17倍，光催化性能增強主要是由於 Ti(IV)和 rGO 雙助劑協同作用, 快速捕獲並轉移光生空穴和電子, 促進兩者分離, 從而有效減少了光生載流子的複合。

從成本上來說，鎢酸鉍最貴、石墨烯次之，鈦白粉最便宜，三劍合壁降低了鎢酸鉍的使用量，節藥了大量的成本，而且效果也大幅增加。因此使用新型助劑修飾光催化材料在未來將最有可能成為主流的方法。