Page 51 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 李梦佳，等: BiVO 4 /MIL-100(Fe)复合材料光催化降解结晶紫 ·37·

–
质量浓度为 20 mg/L 罗丹明 B（RhB）、15 mg/L 亚甲 主要作用，其次为·O 2 、·OH。由此推断复合材料光
基蓝溶液（MB）和 30 mg/L 结晶紫溶液中，避光吸附 降解结晶紫的可能机理如下：
hv
30 min 后，室外地表温度 35℃，太阳光光照 40、30、 BiVO 4 /MIL-Fe(100)  e +h + ①
–
60 min，实验结果见图 7。 h + +crystal violet  OX. Prod. ②

O 2 +e –  • O 2 – ③
• –
O 2 +crystal violet  OX. Prod. ④
+
H 2 O+h +  2H +H + ⑤
+
O 2 +2H +2e –  H 2 O 2 ⑥
H 2 O 2 +e – • OH ⑦
•
OH + crystal violet  OX. Prod. ⑧
3 结论

图 7 太阳光照射下 BiVO 4 /3MIL-100(Fe)对 3 种染料的光 用一锅水热法制备了 BiVO 4/MIL-100(Fe)复合材
催化活性 料，其中 BiVO 4、MIL-100(Fe)质量比为 1∶3 的 BiVO 4/
Fig. 7 Photocatalytic activity of BiVO 4 /3MIL-100(Fe) 3MIL-100(Fe)具有较高的光催化活性。模拟可见光条
composites for three dyes under sunlight irradiation
件下，30 mg 该复合材料对结晶紫溶液（30 mg/L）的
由于复合材料中既掺杂了能提高可见光区吸光 光降解率为 98.7%；太阳光下，对罗丹明 B（20 mg/L）、
强度的 BiVO 4，又拥有较大比表面积的金属有机骨架 亚甲基蓝（15 mg/L）、结晶紫（30 mg/L）光降解率仍
化合物 MIL-100(Fe) ， 其光催化 活性明显 优于 可达到 92.5%、97.7%、91.2%。该复合材料制备方法
MIL-100(Fe)、BiVO 4，RhB、结晶紫、MB 的降解率 简单，具有较大的比表面积，拥有较高的光催化活性，
依次为 92.5%、91.2%、97.7%。特别是与本实验模拟 既提高了 BiVO 4 的吸附能力，又增强了 MIL-100(Fe)
可见光降解结晶紫相比，BiVO 4/3MIL-100(Fe)在太阳 金属有机骨架材料的光催化性能，有利于 BiVO 4 半导
光下仍显示出较强的光催化活性。 体材料在光催化降解染料中的实际应用。
2.2.4 BiVO 4/ MIL-100(Fe)光催化结晶紫的可能机理
参考文献：
通常，光催化剂催化降解有机底物时的主要活
[1] Wu Chunhong (吴春红), Huang Yingping (黄应平), Zhao Ping (赵
+
–
性物种为·OH、·O 2 及 h ，而异丙醇、苯醌、EDTA-2Na 萍), et al. Review on the preparation and photocatalytic application
分别是它们对应的捕获剂，本实验将 30 mg 复合材 of BiVO 4[J]. Applied Chemical Industry (应用化工), 2015, 44(11):
2100-2106.
料加至 30 mL 结晶紫溶液（20 mg/L）中，分别加入 [2] Yin W Z, Wang W Z, Zhou L, et al．CTAB-assisted synthesis of
不同的捕获剂，避光吸附 30 min 后光照 30 min，实 monoclinic BiVO 4 photocatalyst and its highly efficient degradation
of organic dye under visible-light irradiation[J]. Journal of Hazardous
验结果见图 8。
Materials, 2010, 173(1/2/3): 194-199．
[3] Zhou L, Wang W Z, Liu S W. et al. A sonochemical route to
visible-light-driven high-activity BiVO 4 photocatalyst[J]. Journal of
Molecular Catalysis A: Chemical, 2006, 252(1/2): 120-124.
[4] Wei Shasha (魏莎莎), Tan Guoqiang (谈国强), Ren Huijun (任慧
君), et al. The effect of alkali concentration of precursor solution on
microwave hydrothermal synthesis and photocatalytic properties of
BiVO 4 powder[J]. Journal of Functional Materials (功能材料), 2012,
43(6): 756-759.
[5] Xi G, Ye J. Synthesis of bismuth vanadate nanoplates with exposed
{001} facets and enhanced visible-light photocatalytic properties[J].
Chemical Communications, 2010, 46(11): 1893-1895.
[6] Liu K J, Chang Z D, Li W J, et al. Preparation, characterization of
Mo, Ag-loaded BiVO 4 and comparison of their degradation of
methylene blue[J]. Science China Chemistry, 2012, 55(9): 1770-1775.

图 8 BiVO 4 /3MIL-100(Fe)光降解结晶紫活性基团捕获实验 [7] He Z Q, Shi Y Q, Song S, et al. BiOCl/BiVO 4 p-n heterojunction
activity
photocatalytic
visible-light
under
with
enhanced
Fig. 8 Photodegradation of crystal violet by BiVO 4 /3MIL- irradiation[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2014, 118(1):
100(Fe) in the presence of various scavengers 389-398.
[8] Shang M, Wang W Z, Sun S M, et al. Efficient visible light-induced
当光催化体系中加入 EDTA-2Na 后，结晶紫降 photocatalytic degradation of contaminant by spindle-like PANI/
+
解率下降最大，表明该光催化反应中活性物种 h 起 BiVO 4[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2009, 113(47):