Page 190 - 精细化工2019年第9期
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·1918·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

            10%MnO 2 （WLB-M10）和不同复合比例的 BiVO 4 -                对 RhB 的降解率为 81.9%，低于纯 BiVO 4 和 B-M10
            MnO 2 对 RhB 光照 180  min 的降解效果图。可以看                 的降解率，分析其原因是：通过物理研磨混合 BiVO 4
            出，RhB 的自身光降解作用很小，自制 MnO 2 与 RhB                    和 MnO 2 并不能使所制备的催化剂均匀有效地复合，
            溶液达到吸附-脱附平衡后溶液吸光度不再下降，吸                            BiVO 4 和 MnO 2 之间没有产生电子耦合和化学键的
            附去除率为 7.9%，说明在中性溶液中自制 MnO 2 对                      作用，样品 WLB-M10 中 MnO 2 对 BiVO 4 没有改性
            RhB 有一定的吸附性，但无光催化活性和氧化性，                           作用，混合物中仅有 BiVO 4 具有光催化活性，加入
            Qin 等 [21] 的研究也证实了这一实验现象。样品 BiVO 4                 MnO 2 使得活性组分 BiVO 4 含量相应减少，从而减
            对 RhB 光照 180  min 降解率为 84.9%，BiVO 4 复合             弱了对 RhB 的光催化效果。
            MnO 2 对 RhB 的降解率有一定的提高，当 MnO 2 的                       在光催化活性测试中，当 m(MnO 2 )∶m(BiVO 4 )=
            质量分数为 10%时对 RhB 的降解效果最好，降解率                        10∶100 时光催化效果最好，所以对该条件下制备
            达到 97.8%。                                          的 B-M10 样品进行考察。
                                                               2.2    BiVO 4 -MnO 2 结构表征与性能分析
                                                               2.2.1    XRD 分析
                                                                   图 2 为制备的 BiVO 4 、MnO 2 和 B-M10 的 XRD
                                                               图谱。图中，制备的 BiVO 4 衍射峰与 PDF 卡片
                                                               （JCPDS No.14-0688）吻合，在（020）、（011）、（110）、
                                                               （121）、（040）、（200）、（002）、（211）、（150）、（132）、
                                                               （240）、（042）、（202）、（161）、（251）、（170）、
                                                               （321）和（123）晶面处出现了较强的衍射峰，表
                                                               明制备的纯 BiVO 4 为单斜晶系白钨矿型结构               [23] ；制
                                                               备的 MnO 2 与 PDF 卡片（JCPDS80-1098）中的
                                                                    [24]
                       图 1    各样品的光催化降解率                       MnO 2  衍射峰对应，晶面指数分别为（001）、（002）、
               Fig. 1    Photocatalytic degradation rate of the samples   （111）、（311），表明所制备的样品为 δ-MnO 2 [25] 。
                                                               样品 B-M10 的衍射峰与制备的纯 BiVO 4 的衍射峰十
                 如图 1 所示，不同复合比例的 BiVO 4 -MnO 2 对               分相似，没有找到 MnO 2 明显的衍射峰，可能是由
            RhB 的降解率随着 MnO 2 含量增大，呈现先上升后                       于 BiVO 4 具有较高的结晶度，MnO 2 含量较少、晶
            降低的趋势，复合样品 BiVO 4 -MnO 2 对 RhB 的降解                 粒较小，又分散在 BiVO 4 上，导致 MnO 2 的衍射峰
            率从大到小排列依次为：B-M10（97.8%）>B-M8                       强度较弱，因此，B-M10 复合物衍射峰中 BiVO 4 的
            （94.9%）>B-M5（87.9%）>B-M12（74.1%）>B-M15             衍射峰显示为主峰。这也说明复合 MnO 2 对 BiVO 4
            （55.3%），可见 B-M10 的降解率最佳，分析出现这                      晶体结构和物相无明显影响。
            种情况的原因是：复合物 BiVO 4 -MnO 2 的比表面积
            和孔径有所增大，有利于催化剂表面吸附更多的
            RhB 分子进行催化降解反应，加快了催化降解速率；
            其次，催化剂表面的光生电子空穴对分离对催化剂
            的催化降解效果也有影响。但随着 MnO 2 含量的增
            加，发现复合物 B-M12、B-M15 的催化活性逐渐降

            低，分析其原因是复合物 BiVO 4 -MnO 2 中仅有 BiVO 4
            具有光催化活性，增加 MnO 2 含量活性组分 BiVO 4
            的含量相对减少，其次 MnO 2 是附着在 BiVO 4 表面
            上的，在“涂覆机理”           [22] 中 BiVO 4 基底会逐渐被样

            品中增加的 MnO 2 涂覆，从而影响 BiVO 4 表面吸收
                                                                    图 2  BiVO 4 、MnO 2 和 B-M10 的 XRD 谱图
            的有效光子数及催化剂表面光生电子空穴对的数                                 Fig. 2    XRD patterns of BiVO 4 , MnO 2  and B-M10
            量，进而影响对 RhB 的催化降解效果，因此，复合
            适当比例的 MnO 2 能增强 BiVO 4 的光催化活性。                     2.2.2    FTIR 分析
                 为了确定复合材料中 BiVO 4 和 MnO 2 的复合作                     图 3 为制备的 BiVO 4 、MnO 2 和 B-M10 的 FTIR
            用，测试了 BiVO 4 和 MnO 2 物理混合样品 WLB-                   图谱。BiVO 4 、MnO 2 和 B-M10 曲线中，3423.78 cm     –1
            M10，在相同实验条件下，WLB-M10 光照 180 min                    为样品中结构水分子和骨架羟基的伸缩振动峰                     [26] ，
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