Page 120 - 《精细化工》2022年第1期

·110· 精细化工 FINE CHEMICALS
别置于上述溶液中，用保鲜膜封闭，避光条件下浸
泡 72 h 以达到吸附平衡。通过离心取上层清液，用
紫外-可见分光光度计测试其吸光度，从而计算出
N719 染料浓度，按式（1）计算不同薄膜样品的染
料吸附量，按式（2）计算降解效率：
吸附量=(c 0 – c)V/A
降解效率/%=(1–c/c 0 )×100
式中：c 0 为 N719 染料原始浓度，mmol/L；c 为薄膜
样品吸附后的 N719 染料浓度，mmol/L；V 为上层
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清液体积，L；A 为薄膜样品几何面积，cm 。
1.4 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的光电性能测试
以待测薄膜样品为工作电极，铂网为对电极，
Ag/AgCl 为参比电极的典型三电极体系连接电化学
工作站，进行薄膜样品的光电性能测试。
1.4.1 光电流测试
配制电解质溶液（0.01 mol/L Na 2 SO 4 水溶液），
每次测试量取 90 mL 电解质溶液，打开 50 mW/cm
的氙灯光源，调节光路使光可透过溶液并照射到薄
膜样品（光源到薄膜表面距离为 20 cm），使用电化
学综合测试工作站对 WO 3 薄膜样品和不同水热反应
时长的 WO 3/ZnWO 4 复合薄膜样品进行光电流测试。
1.4.2 电催化测试
配制电解质溶液（6.0 mg/L 亚甲基蓝和 0.01 mol/L
硫酸钠水溶液），每次测试量取 90 mL 电解质溶液，
通过电化学工作站施加 1.6 V 电压，每隔 30 min 使
用紫外-可见分光光度计对反应池中混合电解质溶
液的降解情况进行监测。
1.4.3 光催化测试
配制电解质溶液（6.0 mg/L 亚甲基蓝和 0.01 mol/L
硫酸钠水溶液），每次测试量取 90 mL 电解质溶液，打
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开 50 mW/cm 的氙灯光源，调节光路使光可透过溶液
并照射到薄膜样品，每隔 30 min 使用紫外-可见分光光
度计对反应池中混合电解质溶液的降解情况进行监测。
1.4.4 光电催化测试
配制电解质溶液（6.0 mg/L 亚甲基蓝和 0.01 mol/L
硫酸钠水溶液），每次测试量取 90 mL 电解质溶液，
2
打开 50 mW/cm 的氙灯光源，调节光路使光可透过
溶液并照射到薄膜样品，并通过电化学工作站施加
1.6 V 电压，每隔 30 min 使用紫外-可见分光光度计
对反应池中混合电解质溶液的降解情况进行监测。
1.4.5 交流阻抗测试
配制电解质溶液（0.01 mol/L 硫酸钠水溶液），每
次测试量取 90 mL 电解质溶液，打开 50 mW/cm 的氙
灯光源，调节光路使光可透过溶液并照射到薄膜样品，
并通过电化学工作站施加 0.01 V 电压，设置扫描频率
为 1 Hz~10 MHz，交变电压振幅为 5 mV，对 WO 3 薄膜
样品和 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜样品进行交流阻抗测试。
第 39 卷
2 结果与讨论
2.1 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的 XRD 测试
图 1 为 WO 3 薄膜样品和水热反应时长为 3 h 的
WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜样品 XRD 测试结果。单一
（1） WO 3 薄膜样品除基底 FTO 衍射峰外，显示出清晰且
（2） 典型的单斜晶相（JCPDS No.43-1035）衍射峰。
WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜样品在 2θ=15.48°、18.91°、
23.84°、24.57°、30.72°、31.26°、36.43°、38.34°处
出现归属于典型单斜晶相 ZnWO 4 (JCPDS
No.15-0774)的衍射峰，分别对应于(010)、(100)、
(011)、(110)、(–111)、(020)、(002)和(200)晶面。通
过两步水热法所制备出的复合薄膜同时含有单斜晶
相 WO 3 的衍射峰及单斜晶相 ZnWO 4 的衍射峰，故
证明所制备出的薄膜为 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜。
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图 1 WO 3 纳米薄膜与 WO 3 /ZnWO 4 -3h 复合薄膜的 XRD
谱图
Fig. 1 XRD patterns of WO 3 nano film and WO 3 /ZnWO 4 -
3h composite film
2.2 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜的表面形貌及吸附性能
测试
图 2 为 WO 3 纳米薄膜和 WO 3 /ZnWO 4 复合薄膜
的 SEM 图。由图 2a 可见，单一 WO 3 为表面平整的块
状形态；由水热时长分别为 1、3 和 5 h 的 WO 3/ZnWO 4
复合薄膜的 SEM 图（图 2b~d）可以观察到，ZnWO 4
纳米粒子的负载使 WO 3 纳米薄膜显示出更粗糙的表
面；且随着水热反应时长的增加，ZnWO 4 纳米粒子在
WO 3 纳米薄膜表面生长得更致密。与 XRD 结果结合
说明，成功制备出 WO 3/ZnWO 4 复合薄膜。
另外，对薄膜样品进行 N719 染料的吸附性能
测试。通过公式（1）计算发现，不同样品的染料吸
附量大小顺序为：WO 3 /ZnWO 4 -3h(0.580 nmol/cm )>
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WO 3 /ZnWO 4 -5h(0.540 nmol/cm ) > WO 3 /ZnWO 4 -1h
(0.517 nmol/cm ) > WO 3 (0.376 nmol/cm ) > FTO
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(0.013 nmol/cm )。这表明，WO 3 薄膜负载 ZnWO 4
纳米粒子后，对染料的吸附量明显提高，可能是由
于薄膜样品比表面积增大而引起的。