pH值對鉬酸鉍及其光催化性能的影響研究

馬玉雪

（黔西南民族職業技術學院，貴州黔西 562400）

作為一種先進的氧化技術，用于環境整治污染物，光催化降解技術非常被看好，因此，已經受到越來越多的關注[1-3]。因具有獨特的特性，Bi系納米光催化材料更是備受研究者的青睞，其中Bi2MoO6光催化劑表現出了優異的可見光光催化性能[4]。本文即是對Bi2MoO6光催化劑的研究。

1 實驗部分

1.1 樣品的制備

準備1mol/L的稀硝酸溶液60ml，加入2的mmol可溶性淀粉0.685g，磁力攪拌，并加熱到70℃使其完全溶解后降至室溫，加入1mmol的Bi（NO3）3·5H2O固體0.485g，磁力攪拌60min得到混合溶液，向上述溶液中加入1/14mmol的（NH4）6Mo7O24·4H2O固體0.089g，為了使其混合均勻，持續攪拌60min，用NH3·H2O溶液調節溶液的pH值為pH=1、pH=3、pH=5、pH=7，然后磁力攪拌30min，將配置好的前驅液轉移到80mL的水熱反應釜中，該反應釜為聚四氟乙烯襯里且為不銹鋼材質，控制溶液填充體積為80%，控制反應溫度180℃，控制反應時間24h。反應結束后，使反應釜自然冷卻，取出沉淀，用去離子水離心洗滌三次、用乙醇離心洗滌三次，干燥6h，得到光催化劑固體樣品。在可溶性淀粉為模板劑下，pH=1、pH=3、pH=5、pH=7時得到的光催化劑樣品分別記為BM-1、BM-3、BM-5、BM-7。

1.2 光催化性能測試

準備好羅丹明B溶液且濃度為5mg/L，取200mL移入300mL燒杯中，取Bi2MoO6光催化劑產品粉末0.1g 加入到上述溶液中，為了使其混合均勻，超聲20min，轉移至光催化玻璃反應器中，在避光處攪拌，為了使其達到吸附平衡，鼓入空氣30min，控制速度為80mL/min，打開500W高壓氙燈開始光催化降解，邊降解邊攪拌，每隔固定的一段時間取樣一次，離心分離，用722型紫外可見分光光度計（λ=554nm）對其上清液進行測試，測定其剩余濃度。

2 結果與分析

2.1 樣品的XRD分析

如圖1為BM-1、BM-3、BM-5和BM-7的XRD圖譜，純Bi2MoO6標準卡片JCPDS No.21-0102的（020）晶面對應的2θ在10.927°處，（131）晶面對應的2θ在28.309°處，（002）晶面對應的2θ在32.642°處，（060）晶面對應的2θ在33.140°處，（062）晶面對應的2θ在47.175°處，（191）晶面對應的2θ在56.251°處，由BM-1樣品的圖形可知，此樣品的衍射峰與標準卡片為JCPDS No.21-0102的Bi2MoO6晶面一一對應，且衍射峰的峰型尖銳，這說明樣品結晶度較好，但是仔細觀察我們發現，四個樣品的圖形一致，但是強度完全不相同，隨著pH的降低，強度逐漸升高，即樣品的結晶度逐漸變好，即在pH=1、3、5、7的情況下得到的Bi2MoO6光催化劑的晶相相同，但是樣品的結晶性明顯不同，隨著pH的升高，樣品峰的強度逐漸變小，峰的尖銳度逐漸降低，峰的寬度逐漸變大，這說明隨著pH的升高樣品的晶相結構沒有發生改變，但是結晶度逐漸變低，pH=1時樣品的結晶性能最好。

圖1 BM-1、BM-3、BM-5和BM-7的XRD圖譜

2.2 樣品的形貌分析

圖2為BM-1的SEM、TEM和HRTEM圖，由SEM圖可知，BM-1為較小的納米顆粒，通過TEM可知，該納米顆粒為平均直徑約為70nm棒狀，仔細觀察發現該納米棒是由平均直徑約為15nm的納米顆粒組成，這種獨特的納米結構有利于增大樣品的比表面積，圖3d為樣品的HRTEM圖，可清晰看到，圖上一個方向的二維晶格條紋，經測量該間距d=0.315nm，這與樣品好的結晶性相吻合，由間距可知該晶格對應于（131）晶面，這與XRD圖上的 （131）晶面強的衍射峰相應。插入圖為納米棒的選取衍射圖，可以看出該納米棒為多晶。

2.3 樣品的光催化性能分析

圖3為BM-1、BM-3、BM-5、BM-7樣品在500W的氙燈下降解200mL、5mg/mL的羅丹明B溶液的光催化活性圖，從圖上可以看出，四個樣品的光催化性能依次為：BM-1＞BM-3＞BM-5＞BM-7，當可見光照射60min時，BM-1、BM-3、BM-5、BM-7對羅丹明B溶液的降解率分別為：76.9%、53.1%、42.3%、28.8%，也就是說，pH=1時合成的樣品其光催化性能最好，反應150min時反應效率達到92.2%，在可溶性淀粉為模板劑的情況下合成的Bi2MoO6樣品，在pH在1～7時，隨著pH的升高，光催化性能逐漸降低，pH=7時，可見光照射60min，對羅丹明B溶液的降解率僅達到28.8%，可見，在可溶性淀粉為模板劑的情況下合成的Bi2MoO6樣品，pH=1時光催化性能最好，這可能與樣品形貌小，結晶度好有關。

圖3 BM-1、BM-3、BM-5、BM-7的光催化降解性能圖