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钨酸铋-石墨烯复合光催化剂的制备及其光催化性能

更新时间:2016-07-05

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半导体光催化技术具有降解有机污染物彻底、不会产生二次污染、易操作等优点, 所以在治理环境方面具有广阔的应用前景。传统TiO2 作为光催化剂的代表,其禁带宽度为3.2 eV,仅仅在紫外光范围内有响应,对太阳光的利用率相对较低,在水处理领域的应用受到局限。与二氧化钛相比,纯相钨酸铋作为一种新型可见光半导体催化剂,具有以下优点:禁带宽度小,性能优越,对可见光有一定的吸收响应,化学性质稳定,耐酸碱性且毒性小[1-2]。但目前国内外制备的纯相钨酸铋存在以下缺点:电子与空穴寿命较短,极易再次复合,相对比表面积小吸附性能较差,因而在提高其光催化性能方面仍有很大提升空间[3-4]。氧化石墨烯是石墨烯的另一种衍生物,与石墨烯的结构、性质基本相同。氧化石墨烯含有丰富的羟基、羰基、环氧基等官能团,有利于分散在有机溶剂中,利用简单的热处理可以转变成石墨烯。近些年将石墨烯引入到催化剂中以提高其光催化性能成为热点[5]。复合石墨烯的催化剂具有光生截流子迁移速度快、催化剂带隙小等优点[6-8]。为提高钨酸铋的光催化性能,本研究通过溶剂热法,在DMF与乙二醇混合溶剂中制备钨酸铋-石墨烯催化剂,对其进行理化表征分析。

1 实 验

1.1 试 剂

五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、钨酸钠(Na2WO4·2H2O)、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇分析纯;罗丹明B,改良Hummers法制备的氧化石墨烯,去离子水。

1.2 催化剂的制备

1.2.1 氧化石墨烯的制备

临床研究表明,产后出血是临床常见,也是最严重的分娩并发症之一。若产妇在孕中出血过多,会因出血过多而死亡,不仅影响到产妇本人的身体健康,甚至会威胁到生命安全。初期临产妇在心情上也会表现出焦虑、沮丧、心情压抑等,所以助产士在生产过程全程陪同并且运用科学合理的护理方式十分重要。产后出血是表示在分娩后24h内大量出血(出血量超过500ml),出血原因包括宫缩乏力、产道损伤、胎盘因素、凝血功能差等等。研究显示,子宫收缩无力是导致产后出血的主要原因,若产房助产士能在孕前密切关注产妇动态,并做好一系列急救措施准备,方能将大出血概率降到最低。

氧化石墨烯采用改良Hummers法制备[9]。冰浴条件下,向100 mL三口烧瓶中分别加入鳞片石墨粉1 g、NaNO3 1 g,缓慢倒入浓硫酸25 mL,机械搅拌30 min,加入KMnO4 6 g,升温至40 ℃,搅拌2 h,加入去离子水50 mL,水浴锅升温至90 ℃,搅拌30 min。取出三口烧瓶室温下加入适量去离子水、过氧化氢,静置沉淀冷却至室温。洗涤离心数次,连续超声8 h,冷冻干燥48 h 即得氧化石墨烯。

1.2.2 钨酸铋-石墨烯的制备

通过溶剂热制备钨酸铋-石墨烯催化剂。称取一定量氧化石墨烯溶于DMF溶液中,进行超声分散,称量Bi(NO)3·5H2O 3.881 g溶于40 mL DMF,称取Na2WO4·2H2O 1.319 g溶于40 mL乙二醇,磁力搅拌1.5 h。将两溶液混合,搅拌1 h后停止。将混合后溶液倒入聚四氟乙烯高压水热釜内,160 ℃水热反应24 h,反应终止,自然冷却至室温,用乙醇与去离子水交替洗涤并离心。将沉淀物置于80 ℃鼓风干燥箱中干燥12 h,之后进行表征。

1.3 催化剂的表征和光催化测试

当波包以不同于精确相速度传输时, 即误差|Δc|=|ν-c|, 就可产生虚假行为. 本文提出的色散-耗散条件的核心假设是, 要求伪波的对流特征时间尺度rh/|Δc|与特征衰减时间尺度同量阶:

式中:α为吸收系数,为光子能量,An为常数,Eg为带隙[11]。间接获得纯相钨酸铋带隙为2.84 eV。钨酸铋-石墨烯(0.1%~1.2%)带隙分别为2.79、2.71、2.62、2.69 eV。由此得出,复合石墨烯后的样品带隙明显低于纯相钨酸铋。复合石墨烯量为0.6%时,带隙最小,为2.64 eV。

因此针对半导体晶体,其光谱吸收带适用于公式[10]

称量钨酸铋-石墨烯催化剂0.01 g加入到初始质量浓度为10 mg/L、体积为50 mL的罗丹明B溶液中,磁力搅拌。30 min暗反应结束后,利用氙灯提供模拟光源,在全波长下照射100 min。每隔固定时间取样,离心,用紫外分光光度计测量样品吸光度。罗丹明B溶液降解率公式:

目标考核与评价是目标管理的重要一环,核心内容包括目标完成情况、数量、质量和时限等。韩建峰告诉记者,目前目标考核将过程管理和结果管理相结合,形成了日常考核和年终考核。

η=(A0-A1)/A0×100%

[4] GUIM S, WANG P F, YUAN D, et al. Synthesis and visible-light photocatalytic activity of Bi2WO6/g-C3N4 composite photocatalysts[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2013, 29(10): 2057-2064.

2 结果与讨论

2.1 钨酸铋-石墨烯催化剂的XRD分析

图1所示为纯相钨酸铋、钨酸铋-石墨烯催化剂XRD图谱。Bi2WO6、 Bi2WO6-RGO与标准正交晶系对称Bi2WO6 JCPDS 卡片(No. 39-0256)衍射峰完全一致,衍射峰分别出现在28.3°、32.7°、46.8°、55.8°、58.5°。图谱显示衍射峰的峰型非常尖锐,说明样品具有良好的结晶度。图1显示纯相的钨酸铋与复合石墨烯的钨酸铋主要衍射峰相同,说明加入石墨烯不会使晶相有所改变,这与石墨烯含量微小有关。在28°左右(131)与(020)特征衍射峰以及32°左右(200)特征衍射峰随着石墨烯复合量的增多明显增强,表明石墨烯加入增强了样品的结晶度,当石墨烯复合量在0.6% 时,其(131)衍射峰最强。

钨酸铋-石墨烯与纯相钨酸铋催化剂相比具有非常好的光催化性能,石墨烯可以加速电子与空穴的分离,减小带隙。过量石墨烯的加入会大幅度阻塞纯相钨酸铋的粒子孔道,降低光生电子与空穴分离速度。最佳石墨烯复合量为0.6%,光照条件下对RhB降解率达到84%。

图1 不同样品的XRD图

Fig.1 XRD patterns of different samples

2.2 钨酸铋-石墨烯催化剂的微观形貌

图2为纯相钨酸铋及钨酸铋-石墨烯催化剂的SEM图片。图2(a)可以观察到纯相钨酸铋的粒子直径非常小,图2(b)显示褶皱的石墨烯上覆盖钨酸铋微小颗粒。图3为石墨烯透射电镜,从图中可以看出石墨烯整体蓬松透明,层次分明,且石墨烯边缘有褶皱表现出轻微卷曲,说明石墨烯分散性良好。图4 EDS能谱显示纯相钨酸铋和钨酸铋-石墨烯样品中主要信号是Bi、W、O。比较二者,C元素后者高于前者,说明钨酸铋成功复合石墨烯。

世人皆好责人而非责己。在“异常人”的眼中:别人都是豆腐渣,唯有自己是一朵花。“正常人”则不然。他宽以待人,严于律己。金无足赤,人无完人。“正常人”敢于解剖自己,善于反省自己。他做人的信条是:只有敢于袒露自己心声的人,才值得信赖,也才有资格评判他人!

(a) 纯Bi2WO6

(b) Bi2WO6-RGO

图2 不同样品的SEM图

Fig.2 SEM images of different samples

图3 石墨烯的TEM图

Fig.3 TEM image of GO

(a) 纯Bi2WO6

(b) Bi2WO6-RGO

图4 不同样品的EDS谱图

Fig.4 EDS patterns of different samples

2.3 钨酸铋-石墨烯催化剂的紫外漫反射光谱

图5为纯相钨酸铋与不同比例的钨酸铋-石墨烯催化剂的紫外漫反射光谱。在可见光400~800 nm,钨酸铋-石墨烯的样品比纯相钨酸铋吸收力更强,有利于提高钨酸铋-石墨烯的可见光催化性能。

图5 不同样品的UV-Vis吸收光谱

Fig.5 UV-Vis absorption spectra of different samples

采用紫外分光光度计对样品的DRS进行表征。

αhν=A(-Eg)n/2

采用日本JEOL公司的JSM-6460LV型扫描电子显微镜对样品SEM进行表征。

水利工程一般建在高山、峡谷和荒滩、湿地等交通不便的地区,因此,为与外界联系,还需要修筑公路、建设相应的办公和生活区等,工程现场的准备时间较长。

2.4 钨酸铋-石墨烯催化剂的光催化性能

图6为纯相钨酸铋与钨酸铋-石墨烯光催化剂降解RhB曲线图。在暗反应30 min后,样品有一定的吸附作用,这是由于样品的比表面积较大,与目标污染物能够充分接触。随着石墨烯复合量的增加,样品对染料的吸附作用有所增强。随着复合石墨烯量的增加,样品的光催化性能呈递增趋势,石墨烯复合量为0.6%时出现拐点。在40 min时,纯相钨酸铋降解率为67.2%,样品Bi2WO6-RGO(0.1%~1.2%)降解率分别为76.6%、78.8%、84.0%、81.8%。

图6 不同样品对RhB的降解曲线

Fig.6 Degradation rate of RhB by different samples

3 结 论

在当前的教学背景中,大部分小学生的年龄为6~11岁。由于年龄的限制,学生的思维能力以及认知能力都存在一定的不足,在学习的过程中就会遇到较多的困难。加之传统教学模式中的教师会运用师生授受的教学手段开展教学,使得学生无法产生学习兴趣,进而造成较多的教学问题。因此,在实际的教学过程中,教师就需要对自身的教学理念以及教学模式进行优化,合理地借助网络资源开展教学,降低学生的学习难度。

参考文献:

[1] WANG Y, ZHU Q S, ZHANG H G, et al. Fabrication and magnetic properties of hierarchical porous hollow nickel microspheres[J]. Journal of Materials Chemistry, 2006, 16(13): 1212-1214.

“对于我们糖人而言,唯一的使命就是为孩子们带去甜蜜和快乐。”糖龙说着,糖泪不禁在眼睛里打转。为了拯救糖人国,糖龙只能用这样隐晦的办法冒险地向人类求助了。

[2] XU J J, AO Y H, CHEN M D. A simple method for the preparation of Bi2WO6-reduced graphene oxide with enhanced photocatalytic activity undervisible light irradiation[J]. Materials Letters, 2013, 92(2): 126-128.

[3] HE J Y, WANG W M, LONG F, et al. Hydrothermal synthesis of hierarchical rose-like Bi2WO6 microspheres with high photocatalytic activities under visible light irradiation[J]. Materials Science and Engineering B, 2012, 177(12): 967-974.

式中:η为降解率,A0为RhB溶液的初始吸光度,A1为降解一段时间RhB溶液的吸光度。

[5] 胡耀娟,金娟,张卉,等.石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J].物理化学学报,2010,26(8):2073-2086.

采用日本岛津公司XRD-6100型X射线衍射仪进行XRD测试。扫描范围15°~60°,扫描速度8°/min。

[6] SINGH V, JOUNG D, ZHAI L, et al. Graphene based materials: past, present and future[J]. Progress in Materials Science, 2011, 56(8): 1178-1271.

[7] XIANG Q J, YU J G, JARONIEC M. Graphene-based semiconductor photocatalysts[J]. Chemical Society Reviews, 2012, 41(2): 782-797.

[8] YU M, LIU P R, SUN Y J, et al. Fabrication and characterization of graphene-Ag nanoparticles composites[J]. Journal of Inorganic Materials, 2012, 27(1): 89-94.

[9] 时镜镜,马文石,林晓丹.KH-570功能化石墨烯的制备与表征[J].无机化学学报,2012,28(1):131-136.

[10] MACZKA M, FUENTES A, KEPINSKI L, et al. Synthesis and electrical, optical and phonon properties of nanosized Aurivillius phase Bi2WO6[J]. Materials Chemistry and Physics, 2010, 120(2): 289-295.

[11] TANG J W, ZOU Z G, YE J H. Photocatalytic decomposition of organic contaminants by Bi2WO6 under visible light irradiation[J]. Catalysis Letters, 2004, 92(1/2): 53-56.

与国外相比,目前国内征信行业尚处在市场化起步阶段,潜在市场容量相对较大,但行业内产品质量信用评估标准的统一性、实用性,产品质量信用数据的准确性、孤立性,产品质量监管政策的滞后性、针对性等问题需要不断完善。

姜宇晴,张新欣,兰梦,薛芒,董晓丽
《大连工业大学学报》2018年第02期文献

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