Page 48 - 《精细化工》2020年第1期
P. 48

·34·                              精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 37 卷

            （zt 相）和单斜晶系白钨矿（m 相）两种结构，其                          美国 Quantachrome 公司；8453 紫外-可见分光光度
            中，单斜晶系白钨矿光催化性能较好                     [2-4] 。然而     计（UV-vis），美国 Agilent 有限公司；UV-2450 紫外-
                                            [5]
            BiVO 4 吸附性能较弱，导带电位低 ，光照后产生                         可见分光光度计（DRS）、RF-540 荧光分光光度计
            的光生电子、空穴迁移弱，容易复合，降低了光催                             （PL），日本岛津公司。
            化能力，影响了其实际应用。为提高 BiVO 4 的光催                        1.2   BiVO 4 /MIL-100(Fe)复合材料的制备
            化效果，研究者对它进行了改性研究，主要包括：金                                制备 m(BiVO 4 )∶m[MIL-100(Fe)]=1∶1 的复合
            属单质 Mo 或 Ag 沉积在 BiVO 4 表面，金属和半导                    材料。将 0.02 mmol NH 4 VO 3 的 20 mL 2 mol/L NaOH
            体之间可形成肖特基势垒，降低电子和空穴的复合                             溶液与 0.02 mmol Bi(NO 3 ) 3 ·5H 2 O 的 20 mL 2 mol/L
                                        [6]
            率，提高对亚甲基蓝的光降解 ；与其他半导体材                             稀 HNO 3 溶液混合后搅拌 1 h，移至装有 9 mL 含有
            料形成异质结或将其负载在比表面积较大、导电性                             1.26 g 均苯三酸与 3.06 g Fe(NO 3 ) 3 ·9H 2 O 水溶液的水
            能较好的聚苯胺表面，提高了光生电子分离率                      [7-8] 。   热反应釜中，反应釜在 160  ℃保温 17 h，自然冷却
                 拥有比表面积大、晶体结构可裁剪、孔径尺寸                          后，过滤得浅砖红色固体粉末，经蒸馏水、无水乙
            可 调 节 等优点 的金 属有机 骨架 化合物 （ Metal-                   醇 依次洗 涤， 90  ℃过夜 干燥， 所得 材料记 作
            Organic Frameworks，MOFs），是近年来迅速发展                  BiVO 4 /1MIL-100(Fe)。同时，按 BiVO 4 与 MIL-100(Fe)
            的一类新型多孔晶体材料，已应用于气体吸附及分                             质量比分别为 1∶2、1∶3、1∶4 和 1∶5 合成得到
            离、催化、荧光、传感器等领域             [9-13] 。由于部分 MOFs       的材料，分别标记为 BiVO 4 /2MIL-100(Fe)、BiVO 4 /
            在光照条件下，产生的光生电子与空穴，分别被激                             3MIL-100(Fe) 、 BiVO 4 /4MIL-100(Fe) 及  BiVO 4 /
            发到最低能量未占有轨道和最高能量未占有轨道，                             5MIL-100(Fe)。此外，采用水热法单独制备了 BiVO 4
            完成光生电子空穴的分离，分离后的电子、空穴可                             和 MIL-100(Fe)。
                                               [9]
            发生光催化反应，显示出半导体的行为 ，已用于光                            1.3   光催化实验
            催化降解有机染料、光催化还原金属离子、合成有机                                将 30  mg  BiVO 4 /MIL-100(Fe)复合材料或纯
            化合物、裂解水制氢或产氧、CO 2 还原等领域                  [10-15] 。  BiVO 4 、MIL-100(Fe)加入到一定浓度的 30 mL 染料
            其中，用于光降解有机染料的金属有机骨架材料主                             溶液中，避光振荡 30 min 后，以 300 W 氘灯模拟太阳
            要有 4,4’-二咪唑联苯与均苯三甲酸制备的金属有机                         光距离待测反应溶液 30 cm 照射（辐照度：735 W/m ）。
                                                                                                          2
                                2+ [16]
                          2+
            骨架化合物（Mn 或 Co ） 、UTSA-38          [17] 、MOF(5) [18] 、  用紫外-可见分光光度计测定不同光照时间的染料
            NH 2-UiO-66 [19] 、NH 2-MIL-88B(Fe)、MIL- 100(Fe) [20] 、  溶液浓度，依下式计算降解率。
            ZIF-8 [21] 等，这些金属有机骨架材料中 MIL-88B(Fe)、
                                                                             D /% [(  0     e  / )  0  ]  100    （1）
            MIL-100(Fe)在可见光区（350~800  nm）有一定的吸
            收，60  h 对 Rhodamine  6G 光降解率为 70%       [20] 。尽    式中：ρ 0 、ρ e 分别是染料起始质量浓度、光照一定
                                                               时间后的平衡质量浓度，mg/L。
            管光催化活性较低，但材料的比表面积较大，可负
            载 BiVO 4 ，并形成异质结，降低电子与空穴的复合率。                      2   结果与讨论
                 本研究采用水热一锅法制备 BiVO 4/MIL-100(Fe)
            复合材料，通过 MIL-100(Fe)较大的比表面积提高                       2.1   材料表征
            BiVO 4 对被降解污染物的吸附能力，同时，利用                          2.1.1    XRD
            BiVO 4 的光催化活性提高金属有机骨架化合物的催                             选择 MIL-100(Fe)、BiVO 4 及 3 种 BiVO 4 /MIL-
            化能力，期望构建吸附-光催化一体的复合材料体                             100(Fe)复合材料为例，测试样品的 XRD 图谱，结
            系，在较短时间完成可见光下的光降解反应。                               果见图 1。BiVO 4 位于 18.7°、28.7°、30.3°、42.4°、
                                                               53.2°的衍射峰位置与标准 PDF 卡片的单斜相 BiVO 4
            1   实验部分                                           的数据（JCPDS  NO.14—0688）基本相符           [22] ，同时
                                                               24.2°、32.5°、48.4°出现了与 JCPDS NO.14-0133 基
            1.1   试剂与仪器
                                                               本相符的四方相 BiVO 4 的衍射峰，表明本实验条件
                 Fe(NO 3 ) 3 ·9H 2 O、Bi(NO 3 ) 3 ·5H 2 O、NH 4 VO 3 、均  下制备的 BiVO 4 是以单斜相为主的混晶 。随着复
                                                                                                   [4]
            苯三酸、NaOH、HCl、罗丹明 B、亚甲基蓝及结晶                         合材料中 MIL-100(Fe)质量的增加，MIL-100(Fe)位
            紫均为 AR，国药集团化学试剂有限公司；去离子水，                          于 10.4°的特征衍射峰强度增强           [23] ，而 BiVO 4 单斜
            实验室自制。                                             相、四方相位于 18.7°、24.2°、30.3°、32.5°、48.4°、
                 D/Max-2400  X 射线衍射仪（XRD），日本理学                 53.2°等的衍射峰强度减弱。
            公司；JSM-3500 热场发射扫描电镜（SEM），日本                       2.1.2    SEM
            电子株式会社；Autosorb-1 比表面积及孔径分析仪，                          图 2 是 BiVO 4、MIL-100(Fe)、BiVO 4/3MIL-100(Fe)
   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53