三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂

随着工业经济的发展，水中有机污染物的排放量越来越大，尤其是难降解废水导致水质恶化现象日益严重，采用传统的处理技术已经得不到有效的处理，其中光催化技术具有清洁、无二次污染、可以利用太阳能等优点受到广大研究者的重视。

钨酸铋(Bi₂WO₆)作为p型半导体材料的一种，具有钙钛矿片层结构，其禁带宽度为 2.7eV左右，在波长大于420nm的可见光区域有较强的吸收，可同时利用太阳光中的紫外光和可见光，越来越受到广大研究者的青睐。然而由于吸附性较差导致其光生载流子的分离效率较低。

研究表明，异质结构的催化剂能有效抑制光生电子-空穴的再复合，大大提高了光催化活性。也因此，有许多学者致力于研究异质结构的钨酸铋光催化剂。例如：三氧化二铋-钨酸铋异质结构，

但是学者们也发现，在合成Bi₂O₃/Bi₂WO6异质结催化剂的时候，往往需要制备出两种材料的前驱体，再进行复合，这样便会造成合成周期的延长，实验过程的繁琐。另外，如果以钨酸钠为原料，则会因为钠离子的引入增加去除的成本，增加试验步骤，处理不好则会造成杂质的产生，影响样品纯度。

为了改进现有技术，提高制取效率，有学者采用硝酸铋和偏钨酸铵为原料，采用溶剂热法一步合成三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，其具体的操作过程如下：

(1)将(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁•5H₂O在磁力搅拌的条件下溶解在乙二醇中，记为A溶液。

(2)称取摩尔量26.4-36倍于步骤(1)中所述(NH₄₎₁₀W₁₂O₄₁•5H₂O的Bi(NO₃)₃•5H₂O 在超声协助下溶解于步骤(1)中等量的乙二醇中，记为B溶液。

(3)在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入体积为2-3倍于步骤(1) 中所述乙二醇的乙醇，继续搅拌10min至混合均匀,记为C溶液。

(4)将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱160-200℃恒温反应5-12h

(5)取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h

(6)将干燥产物置于马弗炉中350-450℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。

所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂用于降解有机染料罗丹明B时，相较于单体 Bi₂WO₆，光催化效率更高，降解率在95%以上，并且稳定性更好。究其原因，这是因为Bi₂O₃/Bi₂WO₆具有典型的p-n异质结构，在光照条件下，Bi₂WO₆和 Bi₂O₃价带上的电子受激发跃迁到导带，由于Bi₂O₃的导带位置比Bi₂WO₆导带更负，因此Bi₂O₃ 的导带上的电子就会迁移到Bi₂WO₆的片层结构中，而不是在表面上积累，这样便实现了光生电子与光生空穴的分离，异质结构满足了高活性，宽光谱响应的特点。