鉍過量型鎢酸鉍光催化劑

近年来，光催化降解技术用于环境污染治理受到极大的重视，光催化处理农药废水从能耗和效果上被认为是一种较理想的方法。而钨酸盐类光催化剂以其节能、高效、易操作、应用范围广、污染物降解彻底、无二次污染等优点而广受人们的好评。

鎢酸鉍是光催化劑領域中的明星產品，因其較窄的禁帶寬度(約2.7eV),能被可見光激發並在可見光下具有較高的催化活性而廣受歡迎。由於制取過程的參數變化，Bi₂WO₆的粒狀也不同，常見的有球狀、花瓣狀、花狀、臍狀、螺旋狀等，目前公認的光催化活性最好的是花瓣狀。

鎢酸鉍的制取方法也有很多，固相法、水熱法、溶劑熱法、微乳液法一應俱全，Bi₂WO₆也具有良好的相容性，之前中鎢線上網站有介紹過的Ag/ Bi₂WO₆、TiO₂/Bi₂WO₆，rGO/Bi₂WO₆等體系均表現出一定的協同共催化效果，但上述異質結構多是通過兩步反應構築，即先製備Bi₂WO₆基質，然後再通過浸漬、溶膠-凝膠等技術實現複合，過程稍繁瑣。俗話不是說，打鐵還需自身硬，這裡介紹可通過鉍源過量來提升Bi₂WO₆戰鬥力的方法。

通過水熱合成技術，稱取0.4075 g（0.84 mmol）Bi(NO₃)₃·5H₂O於25mL的聚四氟乙烯內襯中，加入7 mL蒸餾水並磁力攪拌，再稱取0.1319g（0.40 mmol）Na₂WO₄·2H₂O 並用10mL水溶解，然後將其滴入上述Bi(NO₃)₃的前驅液。繼續攪拌30 min後將所得白色懸濁液于160 ℃水熱反應12 h。自然冷卻至室溫後，將產物離心分離、洗滌並乾燥，即可得到Bi:W摩爾比為2.1:1的淡黃色光催化劑粉末。

在前驅體系的自生介質酸度下，通過調整反應物Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O的初始摩爾比為2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1、3.0:1、3.5:1、4.0:1，制得Bi源過量的系列光催化劑。

研究發現，Bi(NO₃)₃·5H₂O：Na₂WO₄·2H₂O的摩爾比為2.3-2.8:1時，光催化活性最佳Bi源過量的Bi₂WO₆戰體系能更有效抑制光生載流子的複合，進一步改善光催化活性，其光催化反應動力學常數可提高2.47倍。該現象一方面歸因於Bi源過量時堿式硝酸鉍的生成，降低的螢光強度表明其與Bi₂WO₆之間形成了有效的介面電荷轉移；另一方面Bi源過量時花狀超結構具有更薄的片層結構和更豐富的微孔，而這些因素都有利於比表面積的提高，可以為光催化過程提供更多的活性位點和離子傳輸通道，從而提高光催化活性。

钨酸铋是光催化剂领域中的明星产品，因其较窄的禁带宽度(约2.7eV),能被可见光激发并在可见光下具有较高的催化活性而广受欢迎。由于制取过程的参数变化，Bi₂WO₆的粒状也不同，常见的有球状、花瓣状、花状、脐状、螺旋状等，目前公认的光催化活性最好的是花瓣状。

钨酸铋的制取方法也有很多，固相法、水热法、溶剂热法、微乳液法一应俱全，Bi₂WO₆也具有良好的兼容性，之前中钨在线网站有介绍过的Ag/ Bi₂WO₆、TiO₂/Bi₂WO₆，rGO/Bi₂WO₆等体系均表现出一定的协同共催化效果，但上述异质结构多是通过两步反应构筑，即先制备Bi₂WO₆基质，然后再通过浸渍、溶胶-凝胶等技术实现复合，过程稍繁琐。俗话不是说，打铁还需自身硬，这里介绍可通过铋源过量来提升Bi₂WO₆战斗力的方法。

通过水热合成技术，称取0.4075 g（0.84 mmol）Bi(NO₃)₃·5H₂O于25mL的聚四氟乙烯内衬中，加入7 mL蒸馏水并磁力搅拌，再称取0.1319g（0.40 mmol）Na₂WO₄·2H₂O 并用10mL水溶解，然后将其滴入上述Bi(NO₃)₃的前驱液。继续搅拌30 min后将所得白色悬浊液于160 ℃水热反应12 h。自然冷却至室温后，将产物离心分离、洗涤并干燥，即可得到Bi:W摩尔比为2.1:1的淡黄色光催化剂粉末。

在前驱体系的自生介质酸度下，通过调整反应物Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O的初始摩尔比为2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1、3.0:1、3.5:1、4.0:1，制得Bi源过量的系列光催化剂。

研究发现，Bi(NO₃)₃·5H₂O：Na₂WO₄·2H₂O的摩尔比为2.3-2.8:1时，光催化活性最佳Bi源过量的Bi₂WO₆战体系能更有效抑制光生载流子的复合，进一步改善光催化活性，其光催化反应动力学常数可提高2.47倍。该现象一方面归因于Bi源过量时碱式硝酸铋的生成，降低的荧光强度表明其与Bi₂WO₆之间形成了有效的界面电荷转移；另一方面Bi源过量时花状超结构具有更薄的片层结构和更丰富的微孔，而这些因素都有利于比表面积的提高，可以为光催化过程提供更多的活性位点和离子传输通道，从而提高光催化活性。

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