三氧化钨/氧化锌纳米棒用于光催化降解除草剂

氯化苯氧乙酸除草剂 (2,4-D) 广泛用于控制谷类作物中的阔叶杂草。它已用于小麦、大麦、燕麦、水稻、玉米和raps 作物的杂草控制,通常以0.5 kg ha-1 的用量(活性成分)施用于谷物。 2,4-D 对动物和人类都有潜在危险,是众所周知的内分泌干扰物。
 
利用光催化剂进行太阳能的光催化转化和有毒污染物的修复引起了人们的广泛关注。氧化锌(ZnO)具有光催化能力强、环境稳定性好、成本低等优点,是一种优良的半导体材料。然而,它表现出很大的带隙(~3.3 eV),这使得它只能在紫外线(UV)光照射下起作用。通过将过渡金属元素掺杂到 Zn 位点,或将 N、C 和 S 掺杂到氧位点,或将 ZnO 与其他窄带隙半导体耦合,已做出许多努力将 ZnO 的光学响应扩展到可见光区域。
 
氧化锌图片
 
三氧化钨 (WO3) 是最有吸引力的光催化候选者之一,因为它的带隙范围在 2.4 eV 和 2.8 eV 之间 [15]。值得注意的是,WO3 的价带边缘约为 +3.1 VNHE,这可以驱动水或氢氧根离子氧化为自由基 dotOH。因此,WO3 特别适用于有机污染物的降解。此外,WO3具有成本低、无毒、化学稳定性高、不会造成二次污染等优点。
 
为了提高光催化性能,WO3 已通过水热沉积法与 ZnO 纳米棒 (NRs) 偶联。以仲钨酸铵为钨源制备了用于光催化降解除草剂的 三氧化钨/氧化锌(WO3/ZnO) 纳米棒,所制备的催化剂对 2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 具有优异的光催化降解能力。 WO3/ZnO光催化剂的制备方法如下:
 
首先,将 1.0 g 纯 ZnO NRs 分散在 50 mL 去离子水中,并将悬浮液超声处理 30 分钟。使用氨溶液将混合物的pH值调节至约6.5。之后,将不同W/Zn摩尔比(0.5%、1.0%、2.0%和5.0%)的偏钨酸铵加入上述混合物中,然后搅拌12小时。随后,将形成的沉淀过滤,用去离子水和乙醇洗涤数次,在 60°C 空气中干燥 12 小时,最后在不同温度(300°C、400°C 和 500°C)下煅烧2 小时。作为比较,纯 ZnO NRs 也在 300°C 下煅烧 2 小时,而不添加偏钨酸铵。
 
总之,以仲钨酸铵为钨源制备了用于光催化降解除草剂的三氧化钨/氧化锌纳米棒,所制备的催化剂对 2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 具有优异的光催化降解能力。 WO3负载量和煅烧温度对光催化活性有很大影响。样品含有 2.0% WO3 并在 300 °C 下煅烧显示出最高的光催化活性,降解速率为 0.291 min-1,分别是纯 ZnO NRs、商用 TiO2 和商用 WO3 的 1.8、4.3 和 17.7 倍
 

 

 

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