三氧化鎢/氧化鋅納米棒用於光催化降解除草劑:以仲鎢酸銨為原料

氯化苯氧乙酸除草劑 (2,4-D) 廣泛用於控制穀類作物中的闊葉雜草。它已用於小麥、大麥、燕麥、水稻、玉米和raps 作物的雜草控制,通常以0.5 kg ha-1 的用量(活性成分)施用於穀物。 2,4-D 對動物和人類都有潛在危險,是眾所周知的內分泌干擾物。

利用光催化劑進行太陽能的光催化轉化和有毒污染物的修復引起了人們的廣泛關注。氧化鋅(ZnO)具有光催化能力強、環境穩定性好、成本低等優點,是一種優良的半導體材料。然而,它表現出很大的帶隙(~3.3 eV),這使得它只能在紫外線(UV)光照射下起作用。通過將過渡金屬元素摻雜到 Zn 位點,或將 N、C 和 S 摻雜到氧位點,或將 ZnO 與其他窄帶隙半導體耦合,已做出許多努力將 ZnO 的光學響應擴展到可見光區域。

氧化鋅圖片

三氧化鎢 (WO3) 是最有吸引力的光催化候選者之一,因為它的帶隙範圍在 2.4 eV 和 2.8 eV 之間 [15]。值得注意的是,WO3 的價帶邊緣約為 +3.1 VNHE,這可以驅動水或氫氧根離子氧化為自由基 dotOH。因此,WO3 特別適用於有機污染物的降解。此外,WO3具有成本低、無毒、化學穩定性高、不會造成二次污染等優點。

三氧化鎢/氧化鋅光降解2,4-D圖片

為了提高光催化性能,WO3 已通過水熱沉積法與 ZnO 納米棒 (NRs) 偶聯。以仲鎢酸銨為鎢源製備了用於光催化降解除草劑的 三氧化鎢/氧化鋅(WO3/ZnO) 納米棒,所製備的催化劑對 2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 具有優異的光催化降解能力。 WO3/ZnO光催化劑的製備方法如下:

首先,將 1.0 g 純 ZnO NRs 分散在 50 mL 去離子水中,並將懸浮液超聲處理 30 分鐘。使用氨溶液將混合物的pH值調節至約6.5。之後,將不同W/Zn摩爾比(0.5%、1.0%、2.0%和5.0%)的偏鎢酸銨加入上述混合物中,然後攪拌12小時。隨後,將形成的沉澱過濾,用去離子水和乙醇洗滌數次,在 60°C 空氣中乾燥 12 小時,最後在不同溫度(300°C、400°C 和 500°C)下煅燒2 小時。作為比較,純 ZnO NRs 也在 300°C 下煅燒 2 小時,而不添加偏鎢酸銨。

總之,以仲鎢酸銨為鎢源製備了用於光催化降解除草劑的三氧化鎢/氧化鋅納米棒,所製備的催化劑對 2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 具有優異的光催化降解能力。 WO3負載量和煅燒溫度對光催化活性有很大影響。樣品含有 2.0% WO3 並在 300 °C 下煅燒顯示出最高的光催化活性,降解速率為 0.291 min-1,分別是純 ZnO NRs、商用 TiO2 和商用 WO3 的 1.8、4.3 和 17.7 倍。

 

 

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