高級氧化和可見光照射協同作用下Bi2WO6對有機污染物降解的催化活性增強

摘要：隨著工業化社會的不斷發展，環境問題日益嚴重。尤其是工業廢水問題一直是催化降解領域的研究熱點。光催化與高級氧化工藝（AOPs）耦合技術因為具有高效、無選擇性、處理條件溫和等特點，被認為是一種高效的有機污染物降解技術。本文以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）表面活性劑作為模板，采用簡單的水熱法制備了鎢酸鉍（Bi2WO6）納米花。通過X射線衍射（XRD）、傅里葉紅外光譜（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）和紫外-可見漫反射光譜（DRS）技術對其微觀形貌、晶相、表面化學元素狀態和光學性質進行了表征。為了研究鎢酸鉍（Bi2WO6）納米花的催化性能， 在不同催化體系下降解有機污染物羅丹明B （RhB）， 實驗發現， 于vis/過硫酸鹽（PMS）/Bi2WO6體系下，40 min內對RhB的去除率高達96.39%，明顯優于PMS/Bi2WO6 （40 min內去除率為38.77%）和vis/Bi2WO6 （40 min內去除率為31.82%）體系，表明可見光照射和PMS的協同作用加速了Bi2WO6對RhB降解的催化活性。此外，還研究了催化劑劑量、PMS濃度、pH值和離子濃度等環境參數對催化體系催化性能的影響。結果表明，環境參數對vis/PMS/Bi2WO6系統中RhB的去除率影響不大，RhB的去除率也高達90%。相反，環境參數對vis/PMS/ Bi2WO6體系下催化降解率（K）有明顯影響，K值會隨著催化劑劑量和PMS濃度的增加而增大。在pH不同環境下，K值會隨著催化體系中pH值的升高，先增大后減小。當催化體系中的pH = 7時，催化降解率達到最大值（0.1502 min?1）。有趣的是，體系中Cl?的存在有利于提高催化降解效率。相反，體系中CO32?的存在會明顯抑制催化降解效率。循環實驗的結果也驗證了催化劑在降解有機染料方面具有良好的穩定性。此外，淬滅實驗和EPR測試結果表明，超氧自由基（·O?2 ）和單線態氧（1O2）對有機污染物的降解起著重要作用。Bi2WO6在vis/PMS協同催化體系中的優異催化活性得益于其顯著的可見光響應下光催化活性和鉍離子對PMS的超強活化能力。

關鍵詞：光催化；高級氧化過程；Bi2WO6；過硫酸鹽；羅丹明B

中圖分類號：O643