TiO2-ZrO2-Bi2WO6催化劑的制備及其對苯的降解性能*

徐平，邢焰，吳大旺

(1.黔南民族師范學院化學與化工系，貴州都勻 558000;

2.四川大學化學學院教育部綠色化學重點實驗室，四川成都 610064)

TiO2-ZrO2-Bi2WO6催化劑的制備及其對苯的降解性能*

徐平1，2，邢焰1，吳大旺1

(1.黔南民族師范學院化學與化工系，貴州都勻 558000;

2.四川大學化學學院教育部綠色化學重點實驗室，四川成都 610064)

Bi2WO6;ZrO2-TiO2;催化劑;制備;光催化;苯

以半導體為催化劑，利用太陽光催化有毒污染物質作為一種有效的治理污染方法已成為光催化領域的研究熱點。自1972年報道了TiO2在紫外光照射下可分解水生成氫氣和氧氣后［1］，TiO2因其具有能將有機物礦化、無二次污染等獨特性能引起了人們的極大關注。但是，由于TiO2禁帶寬度較寬，光生電子和空穴的復合率高，導致其可見光利用率低。因此如何開發出高效的可見光誘導的光催化劑是環境污染治理及可再生能源開發的重要內容之一。

在光催化領域，有關降解氣相苯的研究較少。由于苯是常見的氣相有機污染物，來源廣泛、毒性大、難降解和高致癌性，環境危害性大，對其進行降解研究意義重大。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

X'Pert Pro MPD型X-射線衍射儀(XRD); Rise-1032吸附儀(BET);TU-1901型紫外-可見分光光度計;NEXUS-670型紅外光譜儀(KBr壓片);GC2000-Ⅱ型氣相色譜儀(FID檢測器，GDX 101色譜柱);XSAM-800型能譜儀上(XPS)。

硫酸氧鈦(TiOSO4·2H2O)和硝酸鋯［Zr (NO3)4·3H2O］，工業級，丹東中和化工廠;氨水(NH3·H2O)，分析純，成都金山試劑廠;硝酸鉍［Bi(NO3)3·5H2O］，分析純，成都科龍化工試劑廠;偏鎢酸銨［(NH4)6H2W12O40·XH2O］，分析純，江蘇姜堰安達公司。

1.2 催化劑(Cat)的制備

1.3 Cat的活性評價

以氣相苯模擬氣體污染物，分別在紫外光和可見光照射下，觀察催化劑對氣相苯的分解。反應箱為一密閉的不銹鋼腔體(165 L)，支架頂部安裝一臺微風扇，陶瓷加熱板(12 cm×12 cm)置于反應箱內支架的底部。其上方有3支功率各8 W，共24 W的紫外殺菌燈，主波長254 nm，或兩支波長在400 nm～720 nm，各200 W共400 W的鎢絲燈。

將Cat 0.3 g均勻分散在反應箱內面積為98 cm2的鋁箔上，箱內溫度控制在(50±3)℃。將苯注入反應箱使其揮發，并使苯蒸氣的濃度蒸發至約1 mg·L-1。苯降解過程中，每隔30 min取樣，采用氣相色譜儀分析氣相苯的濃度。按下式計算苯的降解率。

式中:C0為氣體苯的初始濃度(體積分數)，Ct為開燈照射后t時刻苯的濃度

2 結果與討論

2.1 Cat的催化性能

圖1 紫外光照射下Cat對苯的降解活性Figure 1Degradation of C6H6over Cat under ultraviolet light irradiation for 5 h

表1 可見光照7 h Cat對苯的降解率Table 1Degradation of C6H6over Cat under visible light irradiation for 7 h

2.2 表征

(1)XRD及織構性質

圖2 Cat的XRD譜圖Figure 2XRD patterns of Cat

綜上所述，Bi2WO6的摻雜阻礙了TiO2晶體的聚集，使得催化劑晶粒尺寸減小，晶粒尺寸的減小和銳鈦礦相含量的增高均能提高光催化效率［3］，與催化劑對紫外光的降解活性一致。

(2)FT-IR

表2 Cat的晶粒尺寸、晶胞參數、半峰寬、比表面積、禁帶寬度Table 2Crystallite size，lattice parameters，FWHM of anatase(101) plane，BET surface areas，pore size and band gap of Cat

圖3 Cat的FT-IR譜圖Figure 3FT-IR spectra of Cat

(3)UV-Vis漫反射

圖4 Cat的紫外-可見漫反射譜圖Figure 4UV-vis diffuse reflection absorption spectra of Cat

(4)XPS

表3 Cat中各元素的表面結合能Table 3Binding energies of Cat

3 結論

［1］Fujishima A，Honda K.Electrochenical photocatalysis of water at a semiconductor electrode［J］.Nature，1972，238:37-38.

［2］Hong X T，Wang Z P，Cai W M，et al．Visible-lightactivated nanoparticle photocatalyst of iodine-doped ［J］.Chem Mater，2005，17(6):1548-1552.

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［10］Basti Z，Senkevich A I，Spirovova I，et al．Quantitative analysis of conductive coatings by radiofrequencypowered glow discharge optical emission spectrometry:Hydrogen，d.c.bias voltage and density corrections［J］.surf Interface Anal，2002，34:477-477.

Preparation of TiO2-ZrO2-Bi2WO6Catalysts and Its Photocatalytic Activities on Decomposing Benzene

XU Ping1，2，XING Yan1，WU Da-wang1

(1.Departement of Chemistry and Chemical Engineering，Qiannan Normal College Nationality，Duyun 558000，China; 2.Key Laboratory of Green Chemistry and Technology of the Ministry of Education，College of Chemistry，Sichuan university，Chengdu 610064，China)

Bi2WO6;TiO2-ZrO2;catalyst;preparation;photocatalysis;benzene

O614;O643.36

A

1005-1511(2014)03-0373-05

2013-11-13;

2013-04-15

貴州省教育廳自然科學基金資助項目(黔教科2005221)

徐平(1973-)，女，漢族，貴州都勻人，主要從事工業催化及化工工藝的研究。E-mail:52443884@qq.com