光催化剂双剑合壁—磷钨酸掺杂二氧化钛

目前，环境污染已成为人类最关注的问题之一，特别是有机污染物， 它们对在水体、大气和土壤等环境的破坏，不及时处理将破影响到生态平衡，造成不可逆性的损失，近年来，光催化降解因其高效、环保、易操作的优点而成为人们对有机污染物的主要方法。

对于光催化反应来说，二氧化钛TiO₂（钛白粉）是研究最多的一种半导体，这归因于它最早应用，廉价、易处理、比表面积大以及稳定等优点，在光催化作用在污水净化和处理领域有着最多的关注量。但不能回避的是，TiO₂带隙较宽(约 3.2 e V)，只能为紫外光激发，太阳能的利用受收限制，同时光激发产生的光生电子与空穴复合快，导致光量子效率低等，限制了其实际应用。

近年来，磷钨酸作为作为一种杂多酸型催化材料，以其独特的酸性、“准液相”行为、多功能（酸、氧化、光电催化）以及多酸化合物在紫外可见光区都有很强的吸收等优点，而成为后起之秀，不过相对于TiO₂，磷钨酸存在着易溶于水、醇、酸液相体系而难以回收和再利用等缺点。

二氧化钛与磷钨酸两种催化剂各有所长，又各有特点，不如将两者双剑合壁试试两者是否会有取长补短的可能，为此，有学者将采用溶胶-凝胶法将二氧化钛和磷钨酸混合，两者掺杂比例为1：0.05，掺杂的过程如下：

将一定量的去离子水、1/3 的无水乙醇混合，配成 A 溶液；将一定量的钛酸四丁酯、冰醋酸和磷钨酸在快速搅拌下缓慢加入 2/3 的无水乙醇石，配成 B 溶液。在快速搅拌下将 A 溶液缓缓滴入 B 溶液石，得收均匀的白色溶液。待白色凝胶形成后停止搅拌，将得收的胶体在 80℃的恒温条件下干燥12小时，使凝胶石的乙醇缓慢挥发干净，得收白色块状固体。将固体研磨后得收白色粉末，放入马弗炉石，高温焙烧一定时间，得到浅灰色的二氧化钛与磷钨酸混合粉体。

那么双剑合壁后效果又如何呢？学者使用二氧化钛与磷钨酸混合粉体降解工业染料废水亚甲基蓝，经过研究得出结论，二氧化钛与磷钨酸混合粉体对亚亚甲基蓝具有光催化吸附效果，在催化剂用量为 0.6g·L^-1，光照时间3.0的条件下，对亚甲基蓝的脱色率达收 91.1%，且光催化剂经 4 次使用之后仍具有较高的催化活性。

试验证明，二氧化钛与磷钨酸的双剑合壁达到了预想的效果，即增强了二氧化钛的光催化效果，又弥补了磷钨酸难以回收再利用的不足，当然，还有一点不能忽视，那就是两者的价格比，目前市场是磷钨酸的价格是钛白粉的4.5倍，单用磷钨酸会比较奢侈，将两者结合不仅降低了成本，也综合提高了光催化性能，不失为一个灵活有效的降解有机废水性价比方案。

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