三氧化二鉍-鎢酸鉍異質結光催化劑

隨著工業經濟的發展，水中有機污染物的排放量越來越大，尤其是難降解廢水導致水質惡化現象日益嚴重，採用傳統的處理技術已經得不到有效的處理，其中光催化技術具有清潔、無二次污染、可以利用太陽能等優點受到廣大研究者的重視。

鎢酸鉍(Bi₂WO₆)作為p型半導體材料的一種，具有鈣鈦礦片層結構，其禁帶寬度為 2.7eV左右，在波長大於420nm的可見光區域有較強的吸收，可同時利用太陽光中的紫外光和可見光，越來越受到廣大研究者的青睞。然而由於吸附性較差導致其光生載流子的分離效率較低。

研究表明，異質結構的催化劑能有效抑制光生電子-空穴的再複合，大大提高了光催化活性。也因此，有許多學者致力於研究異質結構的鎢酸鉍光催化劑。例如：三氧化二鉍-鎢酸鉍異質結構，

但是學者們也發現，在合成Bi₂O₃/Bi₂WO6異質結催化劑的時候，往往需要製備出兩種材料的前驅體，再進行複合，這樣便會造成合成週期的延長，實驗過程的繁瑣。另外，如果以鎢酸鈉為原料，則會因為鈉離子的引入增加去除的成本，增加試驗步驟，處理不好則會造成雜質的產生，影響樣品純度。

為了改進現有技術，提高制取效率，有學者採用硝酸鉍和偏鎢酸銨為原料，採用溶劑熱法一步合成三氧化二鉍-鎢酸鉍異質結光催化劑，其具體的操作過程如下：

(1)將(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁•5H₂O在磁力攪拌的條件下溶解在乙二醇中，記為A溶液。

(2)稱取摩爾量26.4-36倍於步驟(1)中所述(NH₄₎₁₀W₁₂O₄₁•5H₂O的Bi(NO₃)₃•5H₂O 在超聲協助下溶解於步驟(1)中等量的乙二醇中，記為B溶液。

(3)在磁力攪拌條件下，將A溶液緩慢加入B溶液中，再加入體積為2-3倍於步驟(1) 中所述乙二醇的乙醇，繼續攪拌10min至混合均勻,記為C溶液。

(4)將C溶液移入水熱反應釜中，置於鼓風乾燥箱160-200℃恒溫反應5-12h

(5)取出反應物，用無水乙醇反復洗滌幾次，在60℃下乾燥6h

(6)將乾燥產物置於馬弗爐中350-450℃煆燒成粉末，冷卻後取出研磨，得到三氧化二鉍-鎢酸鉍異質結光催化劑。

所製備的三氧化二鉍-鎢酸鉍異質結光催化劑用於降解有機染料羅丹明B時，相較於單體 Bi₂WO₆，光催化效率更高，降解率在95%以上，並且穩定性更好。究其原因，這是因為Bi₂O₃/Bi₂WO₆具有典型的p-n異質結構，在光照條件下，Bi₂WO₆和 Bi₂O₃價帶上的電子受激發躍遷到導帶，由於Bi₂O₃的導帶位置比Bi₂WO₆導帶更負，因此Bi₂O₃ 的導帶上的電子就會遷移到Bi₂WO₆的片層結構中，而不是在表面上積累，這樣便實現了光生電子與光生空穴的分離，異質結構滿足了高活性，寬光譜回應的特點。

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