Page 119 - 《精细化工》2020年第3期
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第 3 期                童春杰，等:  苹果酸辅助水热合成 WO 3 及 WO 3 -CuCrO 2 的光催化性能                       ·537·


                                                               标准卡片上该晶面的晶面间距为 0.38440 nm。可见，
                                                               复合催化剂中形成了 WO 3 和 CuCrO 2 的结合体。








                  a—XRD；b—Raman；c—UV-vis-DR；d—SEM

            图 13    WO 3 样品热处理前后的 XRD，Raman，UV-vis-DR
                   及 SEM 分析结果
            Fig. 13    XRD, Raman, UV-vis-DR and SEM characteristics
                    of WO 3  before and after roasting

            一致，与单斜相 WO 3 的特征峰相对应，但热处理后
            所有特征峰的强度均大幅度提高，且焙烧后样品所
            有特征峰的半峰宽都较焙烧前样品对应特征峰的半
                             –1
            峰宽窄，如 806 cm 处，即 WO 3 中 W—O—W 的伸
            缩振动峰的半峰宽，焙烧前后分别为 20.316 和
                     –1
            18.625 cm ，这说明焙烧后 WO 3 样品的结晶有序度
            得到改善；图 13c 显示，热处理前后样品均表现出

            典型半导体物质的直接禁带跃迁特征，二者的临界                             图 14  WO 3 -CuCrO 2 复合催化剂的 XRD 及 HRTEM 结果
            吸收点接近，对应的禁带宽度均为 2.7 eV 左右，只                        Fig. 14    XRD and HRTEM characteristics of WO 3 -CuCrO 2
                                                                      compound catalyst
            是热处理后样品的吸收线更加陡直，同样表明热处
            理使样品的结晶完整性得到改善。综合上述表征结                                 如前所述，本文在苹果酸辅助下制得 WO 3 ，其
            果可见，热处理后样品活性提高的主要原因为 WO 3                          与 CuCrO 2 复合后制得复合催化剂 WO 3 -CuCrO 2 ，
            结晶完整性的改善，因为 WO 3 的结晶缺陷将为其颗                         0.05 g 该催化剂分散于 400 mL 去离子水中，分别在
            粒内的光激发电子和空穴提供更多的复合中心，会                             300 W 氙灯和 250 W 高压汞灯照射下，反应 1 h 产
            显著降低光激发载流子的利用率。图 13d 显示，热                          生的氢气在 8  μmol 以上和 210  μmol 以上。目前，
            处理前后样品的粒径改变不多，大多数粒子长度在                             光催化分解纯水的文献报道相对较少，而且在已有
            150 nm 以下，只是热处理后样品的表面更加光滑，                         的报道中，测试条件，包括光源、催化剂加入量、
            并由原来的六面体变成了多面体，有了更多类型的                             水的加入量、反应时间等都差别较大。表 1 列出部
            暴露表面，暴露表面类型的增多对样品的活性也会                             分已报道分解纯水的光催化体系，给出了所用催化
            有一定的影响，具体的影响有待进一步研究。作为                             剂种类、测试条件、氢气的产生量及相应的参考文
            分解水用光催化剂，热处理改善 WO 3 的结晶完整                          献。同时将本文催化剂的活性也列入其中。
            性，并进而改善其光催化性能是必要的。                                     综合比较表 1 的数据可知，本文制得 WO 3 对应
                 对复合催化剂 WO 3 -CuCrO 2 进行了 XRD 和高分              WO 3 -CuCrO 2 催化剂的光催化分解纯水产氢活性相
            辨透射电子显微（HRTEM）分析，结果见图 14。                          对较高，且表 1 结果也显示本文制得 WO 3 对应
                 图 14 的 XRD 结果显示，WO 3 -CuCrO 2 样品的             WO 3 -CuCrO 2 的活性高于本课题组前期制得对应催
            衍射图中只有斜方晶相 CuCrO 2 (PDF39-0247)的衍                  化剂的，在相同条件下测得的样品活性。与文献[30]
            射峰和单斜相 WO 3 的衍射峰，表明复合催化剂                           相比，二者的制备方法不同，文献[30]中的 WO 3 用
            WO 3 -CuCrO 2 中只含有 CuCrO 2 和 WO 3 两种物质。            钨酸焙烧法制备，粒径较大，粒度分布不均匀，本
            在 HRTEM 图中可以明显看出，构成复合体的两个                          文的 WO 3 用水热法制备，粒径较小，粒度分布也较
            颗粒具有不同的晶格条纹，测得一个颗粒上相互垂                             均匀。与文献[27]相比，本文在苹果酸辅助下制得
            直的两种条纹间距分别为 0.22 和 0.25  nm，对应                     的 WO 3 晶体颗粒粒径较小，大多小于 150  nm，而
            CuCrO 2 晶体（104）和（012）晶面的晶面间距，标                     文献[27]在柠檬酸、酒石酸辅助下制得的 WO 3 粒径
            准卡片上上述两个晶面的晶面间距分别为 0.22071                         大多接近 200 nm，这是因为苹果酸分子更小，更易
            和 0.24682  nm ； 另一个 颗粒上 的条 纹间距 为                   与钨原子发生配合作用。WO 3 粒径小，有利于形成
            0.38 nm，对应 WO 3 晶体（002）晶面的晶面间距，                    更多的 WO 3 -CuCrO 2 异质复合体，使复合催化剂表
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