Page 177 - 《精细化工》2021年第5期

第 5 期 杨 莉，等: 花簇状 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 微球的制备及其光催化降解模拟染料废水 ·1031·

photocatalytic performance for simulated dye wastewater.
Key words: bio-template method; g-C 3N 4; Bi 2MoO 6; microspheres; photocatalysis; water treatment
technology

随着社会经济的快速发展，来自印染和皮革等 电子和空穴的快速分离，有助于提升复合材料的光
行业的有机染料污染物引起的水体污染日益严重， 催化性能。
不仅破坏了生态环境，而且还严重威胁着人类的健 自然界中丰富的生物材料兼具生物活性和结构
[1]
康 。常见的有机废水处理方法包括物理法、化学 多样性的特点，为合成特殊结构的新颖材料提供了
法和生物法等。其中，物理法具有操作简单和适用 可能 [18] 。大量报道证实，以密度小、比表面积大、
性强等优点，但大多只对污染物进行固定和转移， 热稳定性较好的酵母作为生物模板，在微球的制备
无法真正达到彻底消除污染的目的；生物法包括生 和应用研究中突显出诸多独特的优势 [19-20] 。酵母细
物吸附法、生物絮凝法等，虽然成本低廉且无二次 胞壁富含多糖和蛋白质，丰富的官能团（如羟基、
污染，但往往耗时较长，且存在高浓度污染物引起 氨基、碳硫键等）赋予酵母细胞表面上金属离子富
生物体失活的问题；化学法具有处理效果好且操作 集和发生多种化学反应的平台作用，由此出发，通
管理方便的特点，常见的有还原沉淀法、电解还原 过将酵母模板与共沉淀和水热等材料制备手段相结
法和光催化法等，但还原沉淀法产泥量大、处理周 合，有助于微球材料制备方法的简化和改进 [21-23] 。
期长，而电解还原法存在成本高且含盐量大等缺陷。 本研究以酵母为生物模板，通过水热-牺牲模板
在众多的废水处理方法中，光催化技术因成本低廉、 法构建 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 微球，对样品的组成、结构
环境友好、处理彻底、应用范围广等优点被认为是 特点、表面形貌和光学性能进行表征分析，进而探
解决水体有机污染问题最有效的方法之一 [2-3] 。光催 讨 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 微球对亚甲基蓝（MB）模拟染
化剂是光催化反应的关键，高性能光催化剂的开发 料废水的可见光催化机理。
一直是国内外研究的重点和热点。目前所报道的光
催化材料中，Bi 2 MoO 6 具有合适的带隙宽度，不仅 1 实验部分
合成方法简便、绿色无毒、价格低廉，还有较好的 1.1 试剂与仪器
光催化活性，受到了人们的广泛关注 [4-6] 。 三聚氰胺、Bi(NO 3 ) 3 •5H 2 O，AR，天津市科密
近年来，针对 Bi 2 MoO 6 光催化剂内部光生载流 欧化学试剂有限公司；（NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 •4H 2 O，AR，
子复合率较高及光吸收利用能力有限的缺陷，学者 天津市化学试剂四厂；酵母（Yeast），安琪酵母股
们从材料设计、改性和复合等不同角度开展大量工 份有限公司；无水乙醇，AR，天津福晨化学试剂有
[7]
作 。一方面，Bi 2 MoO 6 光催化剂的层状结构和形 限公司。
貌控制对其光催化活性具有一定的影响。研究证实， D8 Advance X 射线衍射仪，德国 Bruker AXS
通过改变反应条件或引入表面活性剂，所制得的颗 公司；S4800 冷场发射扫描电子显微镜，日本 Hitachi
[8]
[9]
粒状 、纳米片状 、纳米棒状 [10] 和微球 [11-12] 等不 公司；Talos F200X 透射电子显微镜，美国 FEI 公司；
同形貌的 Bi 2 MoO 6 在光催化性能方面存在差异。因 ASAP 2020 HD88 全自动比表面积及微孔物理吸附
2+
此，根据 Bi 2 MoO 6 由(Bi 2 O 2 ) 层和 MoO 6 钙钛片层 仪，美国 Micromeritics 公司；Avatar-360 傅里叶变
交替堆叠排列而成典型的 Aurivillius 结构特点，如 换红外光谱仪，美国 Nicolet 公司；UV-1800 紫外-
果能够兼顾层状结构调节及材料形貌控制，实现少 可见分光光度计，中国上海美谱达公司；CS310 电
层或分层形式存在的 Bi 2 MoO 6 以高比表面积的组织 化学工作站，中国武汉科斯特公司；GXZ500 长弧氙
方式（如纳米簇等）构筑，将有望进一步提升 灯电源（500 W），上海季光特种照明电器厂；BILON
Bi 2 MoO 6 的光催化性能 [13-14] 。另一方面，Bi 2 MoO 6 光化学反应仪，中国西安比郎生物科技有限公司。
与其他半导体材料复合并构建异质结，也是提高其 1.2 样品制备
光催化效率的有效途径 [5,12] 。非金属光催化剂石墨相 1.2.1 花簇状 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 微球的制备
氮化碳（g-C 3 N 4 ）对可见光响应良好 [15-16] ，将其引 花簇状 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 微球的制备采用水热-
入 Bi 2 MoO 6 复合光催化剂制备的优势在于 g-C 3N 4 和 牺牲模板法。以 g-C 3 N 4 负载量为 10%（以 Bi 2 MoO 6
Bi 2MoO 6 均具有层状结构，而且其价带电势（E VB ） 的质量计，下同）的 g-C 3 N 4 / Bi 2 MoO 6 的合成为例。
和导带电势（E CB ）都比 Bi 2 MoO 6 的电势更负 [17] ， 称取 0.145 g（0.3 mmol）Bi(NO 3 ) 3 •5H 2 O 溶于 30 mL
二者之间异质结的构建可实现纳米层片界面上光生 0.5 mol/L 的硝酸中，同时加入 1.500 g 酵母，该混