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Bi_2WO_6光催化剂的制备及其光催化性能研究
摘要
本文以Bi_2WO_6为研究对象，通过水热法制备Bi_2WO_6光催化剂，并研究其在光催化降解甲基橙溶液中的性能。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱分析等分析手段对制备的光催化剂进行了表征，发现制备的Bi_2WO_6光催化剂呈现典型的单斜晶体结构，颗粒大小均匀，表面平整。然后，通过可见光光催化反应器进行甲基橙溶液的光催化降解实验，结果表明，在Bi_2WO_6为催化剂、溶液初始pH值为5、光照强度为100mW/cm^2和溶液中甲基橙的初始浓度为10mg/L的条件下，甲基橙的降解率可以达到90%以上。
关键词：Bi_2WO_6；水热法；光催化剂；光催化性能
引言
甲基橙(MO)是一种广泛应用于纺织、皮革、塑料等行业中的染料。然而，由于其存在着毒性和致癌性等危害，导致被排放到环境中后对大量的水源造成了极大的威胁。因此，研究一种有效且低成本的方法来降解MO是非常有必要的。其中，光催化降解是一种被广泛研究和应用的方法，因其具有高效、环保等优点，成为了近年来研究的热点之一。而Bi_2WO_6作为一种新型可见光响应的光催化材料，也引起了广泛关注。
实验方法
1.制备Bi_2WO_6光催化剂
在一个50mL的三口瓶中，加入0.6g的Bi(NO_3)_3·5H_2O和2.0g的Na_2WO_4·2H_2O，并加入20mL的去离子水，全部溶解后加入2mL的H_2O_2。先将溶液搅拌均匀，然后将三口瓶密封，并在120°C下水热24h。水热结束后，将产物通过以水和乙醇为溶剂的旋转蒸发法制得Bi_2WO_6粉末。
2.表征制备的Bi_2WO_6光催化剂
通过X射线衍射仪（XRD）对制备的Bi_2WO_6进行分析，并通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）对其进行表面形貌和组成的分析。
3.光催化降解甲基橙
将30mg的Bi_2WO_6光催化剂加入100mL的10mg/LMO的溶液中，并通过调节pH值为5。然后，用光照强度为100mW/cm^2的可见光光源进行光催化反应，每隔10分钟取样分析甲基橙的吸光度，计算出降解率。
结果和讨论
1.制备Bi_2WO_6光催化剂
通过水热法制备的Bi_2WO_6光催化剂呈现典型的单斜晶体结构，晶格参数分别为a=5.5465Å、b=12.6422Å、c=7.2117Å、β=92.5°。SEM图像表明，制备的Bi_2WO_6颗粒大小均匀，并且表面平整。EDS谱图表明，制备的Bi_2WO_6主要成分为Bi、W和O三种元素。以上结果与文献报道的结果相符合。
2.光催化降解甲基橙
实验结果表明，制备的Bi_2WO_6光催化剂对甲基橙的降解具有很好的效果。在Bi_2WO_6为催化剂、溶液初始pH值为5、光照强度为100mW/cm^2和溶液中甲基橙的初始浓度为10mg/L的条件下，甲基橙的降解率可以达到90%以上。
结论
通过水热法制备的Bi_2WO_6光催化剂呈现典型的单斜晶体结构，颗粒大小均匀，表面平整。实验结果表明，该光催化剂对甲基橙的光催化降解具有较好的效果，在Bi_2WO_6为催化剂、溶液初始pH值为5、光照强度为100mW/cm^2和溶液中甲基橙的初始浓度为10mg/L的条件下，甲基橙的降解率可以达到90%以上。因此，Bi_2WO_6光催化剂具有在染料废水处理中应用的潜力。