Page 161 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 杨丽娜，等: 芽孢杆菌辅助合成 TiO 2 -SBA-15-W 光催化氧化脱硫催化剂 ·2523·

15-mW（m= 0.5%、1%、3%、5%）禁带宽度分别为
2.70、2.66、2.62、2.65、2.65 eV。原因可能是 C、
[7]
N 元素的间隙掺杂可使样品禁带宽度变窄 ，但多
种非金属元素间的相互作用使加入芽孢杆菌的样品
禁带宽度下降幅度与 TiO 2 -SBA-15 相比并不明显。

图 9 TiO 2 -SBA-15 和 TiO 2 -SBA-15-mW（m=1%、3%、
5%）的 PL 谱图
Fig. 9 PL spectra of TiO 2 -SBA-15 and TiO 2 -SBA-15-mW
(m=1%, 3%, 5%)

2.2 反应条件对脱硫率的影响

以催化剂用量为 1%（以模拟油质量为基准），
图 7 TiO 2 -SBA-15 及 TiO 2 -SBA-15-mW(m=0.5%、1.0%、
n(O)∶n(S)=20∶1，V(萃取剂)∶V(模拟油)=1∶1 为
3.0%、5.0%)的 UV-Vis 光谱
Fig. 7 UV-Vis absorption spectra of TiO 2 -SBA-15 and TiO 2 - 基本条件，利用单因素实验考察不同催化剂及不同
SBA-15-mW(m=0.5%, 1.0%, 3.0%, 5.0%) 反应条件对脱硫效果的影响，结果如图 10、11 所示。
由图 10 可知，处理时间 120 min 时，TiO 2 -SBA-15

的脱硫率为 78.8%，加入芽孢杆菌后 TiO 2 -SBA-
15-1%W 的脱硫率可达 90.6%，比 TiO 2 -SBA-15 提
高了 11.8%。这可能是因为合适量菌的存在起到了
扩孔作用。同时残留的非金属元素造成了 TiO 2 的晶
格缺陷，电子捕获位的增加使光生电子与空穴的复
合受到抑制，从而提高了光催化活性。

图 8 TiO 2 -SBA-15 及 TiO 2 -SBA-15-mW(m=0.5%、1.0%、
3.0%、5.0%)的带隙能图
Fig. 8 Bandgap energy of TiO 2 -SBA-15 and TiO 2 -SBA-
15-mW(m=0.5%, 1.0%, 3.0%, 5.0%)

2.1.8 PL 表征
图 9 是 TiO 2 -SBA-15 和 TiO 2 -SBA-15-mW（m=
1%、3%、5%）的 PL 谱图。如图 9 所示，催化剂在

288 nm 处出现了最强的荧光发射峰，与 TiO 2 -SBA-
图 10 不同样品对 DBT 的脱除率
15 相比，加入芽孢杆菌后的催化剂荧光发射峰明显
Fig. 10 Desulfurization rates of DBT over different samples
降低，其中菌量为 1%、3%时样品峰强度最低。这
可能是芽孢杆菌中的非金属元素取代部分 Ti 原子， 由图 11a、b 和 c 看出，在使用 TiO 2 -SBA-15-1%W
或进入 TiO 2 晶格中，使 TiO 2 表面缺陷增多，有效捕 催化剂时，随着催化剂用量的增加，脱硫率呈先增
获光生载流子 [36-37] 。因此，光生电子-空穴复合率降 加后减小的趋势。原因是催化剂较少时，活性位点
低。而芽孢杆菌加入量达 5%时，光生电子-空穴的 也少，不利于 DBT 的转化，但催化剂用量过大会使
复合率有所升高，这可能是菌量增加导致局部含碳 体系分散性降低，影响反应进行；随着 n(O)∶n(S)
基团过多，较多的碳在破坏体系电荷平衡的同时又 的增大，脱硫率呈先增加后减小的趋势。原因是少
可成为电子和空穴的复合中心 [38] 。另外，磷氧化物 量的 H 2 O 2 产生的活性中间体较少，不利于 DBT 的
本身禁带宽度较大，过量的磷也会增加电子-空穴的 氧化，但过量的 H 2 O 2 产生过多的中间体吸附在催化
复合几率 [39] 。 剂表面占据活性中心，不利于反应进行；随着萃取