Page 77 - 《精细化工》2021年第3期
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第 3 期                      卜鑫焱，等: WO 3 /C/Ag 3 PO 4 复合材料光催化降解双酚 A                        ·497·


            可再生且易于获得等特点，使得半导体光催化技术                             Thermo Fisher Scientific 公司；UV-2600 型紫外-可见
            成为处理双酚 A 这一污染物的首选绿色方法                   [4-5] 。    漫 反射光谱 仪，上海 天美仪器 有限公司 ；
                 Ag 3 PO 4 作为一种可见光驱动的活跃光催化剂，                   SMARTLAB3kW 型原位 X 射线衍射仪，日本株式
            因其具有可见光范围内量子效率高的特点，已经被                             会社理学公司；LS55 型荧光光度计，美国 PE 公司。
                                       [6]
            看作是最理想的光催化剂之一 。但 Ag 3 PO 4 本身也                     1.2    制备
            存在着诸多问题，比如由于表面部分银离子的还原                                 磷酸活性炭（C）的制备：首先称取 10 g 桉木
                                                     [7]
            而引起的光腐蚀和光生电子与空穴容易复合 ，导                             屑（60 目）与 20 g 磷酸（质量分数 50%）水溶液混
            致其光催化活性和结构稳定性降低。通过构建异质                             合，浸渍 24 h。在 65 ℃下，于真空干燥箱内过夜烘
            结的方法，可以改善 Ag 3 PO 4 的结构稳定性和延长光                     干。转移至马弗炉内 600 ℃煅烧 2 h，用去离子水和
            生载流子的寿命，提高光催化性能。例如，Ag 3 PO 4 /                     乙醇分别先后洗涤 3 次，70 ℃下烘干，研磨，过 200
                                    [8]
                                                       [9]
            GO（GO 为氧化石墨烯） 、Ag 3 PO 4 @NiFe 2 O 4 、             目筛，得到 C（文中均简称活性炭）。
                       [10]
            Ag 3 PO 4 /TiO 2  、Ag/Ag 3 PO 4 /AMB（AMB 为氨基改          WO 3 的合成：称取 4.0 g Na 2 WO 4 •2H 2 O 粉末，
            性生物炭）      [11] 、Ag/Ag 3 PO 4 /WO 3 [12] 等将 Ag 3 PO 4 与  加入 40 mL 去离子水溶解后，再将其逐滴加到 5 mL
            其他半导体耦合构建异质结，从而使得复合光催化                             浓度为 5 mol/L HNO 3 溶液中，机械搅拌 30 min 离心
            剂的光催化效率和稳定性都显著提高                  [13] 。在众多半       分离得到沉淀物；依次用去离子水、乙醇洗涤后，
            导体中，WO 3 作为一种带隙较小的 n 型半导体（2.4~                     将沉淀物在 80 ℃下烘干，研磨，之后在 400 ℃的马
            2.8 eV），因其稳定的物理化学性质和优异的光催化                         弗炉内煅烧 2 h，得到 WO 3 。
            性能而被广泛用作光催化剂，具有良好的抗光腐蚀                                 WO 3 /C/Ag 3 PO 4 复合材料的合成：称取 0.075 g C
            性能   [14-17] 。活性炭具有较大的比表面积和表面丰富                    和 0.25 g  WO 3 超声分散在去离子水中，将 0.914 g
            的官能团，作为载体可以加快催化剂对污染物的吸                             硝酸银固体用 20 mL 去离子水溶解后加入到上述溶
            附、降解过程，提高催化剂的稳定性。目前，鲜见                             液中，机械搅拌 12 h。称取 0.642 g Na 2 HPO 4 •12H 2 O
            将 Ag 3 PO 4 、WO 3 和活性炭复合制得复合材料的相关                  固体用 15 mL 去离子水溶解，再将其逐滴滴加至上
            报道。                                                述悬浮液中，机械搅拌 1 h，离心，水洗，乙醇洗，
                 本研究采用超声分散方法将 WO 3 负载于磷酸                       60 ℃下烘干，研磨，得到 WO 3 /C/Ag 3 PO 4 （WO 3 、C
            法制备的活性炭上，再将 Ag 3 PO 4 以共沉淀法与之复                     与 Ag 3 PO 3 的质量比为 1∶0.3∶3）复合材料。改变
            合制备 WO 3 /C/Ag 3 PO 4  复合光催化剂。通过表征分                活性炭、WO 3 和硝酸银的质量，用同样方法制备质
            析，探究其复合情况；以 BPA 为目标污染物评价                           量比为 1∶0.1∶1 和 3∶0.1∶1 WO 3 /C/Ag 3 PO 4 复合
            WO 3 /C/Ag 3 PO 4  复合材料的光催化降解性能。通过                 材料，分别标记为 WO 3 /C/Ag 3 PO 4 （1∶0.1∶1）、
            自由基捕获实验，探究 WO 3 /C/Ag 3 PO 4  复合材料光                WO 3 /C/Ag 3 PO 4 （3∶0.1∶1）。

                                                                   将 0.2 g WO 3 、0.06 g C 和 0.6 g Ag 3 PO 4 超声分
            催化降解 BPA 的机理。同时，考察了 WO 3 /C/Ag 3 PO 4
            复合材料的光催化稳定性，为其进一步实际应用提                             散在 20 mL 无水乙醇中，机械搅拌 1 h，60 ℃下烘
            供一定的理论依据。                                          干，研磨，并命名为 WO 3 +C+Ag 3 PO 4 （1∶0.3∶3）。
                                                               1.3   光催化降解实验
            1    实验部分
                                                                   准确称取 20 mg 光催化剂放入光催化石英试管
            1.1   试剂与仪器                                        中，加入 40 mL BPA 水溶液（10 mg/L），在黑暗条
                 桉木屑，广西高峰农场提供；双酚 A（质量分                         件下反应 30 min 达到吸附-解吸平衡。采用 500 W
            数≥98%）、对苯醌（质量分数 97%），阿拉丁试剂                         功率的金属卤化物灯作为可见光光源，用 420 nm 截
            （上海）有限公司；硝酸银、乙二胺四乙酸二钠、                             止滤波片滤除紫外光，使用循环水和风扇为灯管降
            异丙醇、无水乙醇，AR，广东光华科技有限公司；                            温。然后每隔一段时间取 2 mL 反应液过 0.22 μm 滤
            十二水合磷酸氢二钠（AR）、二水合钨酸钠（AR）、                          膜后进行检测分析。通过高效液相色谱仪（柱型号
            硝酸（GR），国药集团化学试剂有限公司；磷酸，                            BDS-C18）对 BPA 的浓度进行测定，流动相是甲醇水
            AR，天津市美宇化工有限公司。                                    混合物（甲醇与水的体积比 65∶35），柱温 25 ℃，检
                 SU8010 型高分辨率扫描电子显微镜，日本日立                      测波长 230 nm。由式（1）计算 BPA 的降解率             [18] 。
            公司；FEI TECNAI G2 F30 型 300 kV 场发射透射电                             η/%=(1–ρ/ρ 0 )×100         （1）
            子显微镜，美国 FEI 有限公司；ESCALAB 250Xi                     式中：η 是 BPA 降解率，%；ρ 0 是初始 BPA 的质量
            型光电子能谱仪、Nicolet iS 50 型傅里叶变换红外光                    浓度，mg/L；ρ 是某时刻 BPA 对应的质量浓度，mg/L。
            谱仪、ULTIMATE3000 型高效液相色谱仪，美国                            反应结束后，将回收的催化剂在 60 ℃真空干燥
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