Page 95 - 《精细化工》2022年第12期
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第 12 期              刘   静，等: ML-WO 3 /TiO 2 异质结的制备及其对罗丹明 B 的光催化降解                       ·2461·


            的吸附效果最好，可能是由于单层 WO 3 纳米片具有                         ML-WO 3 /TiO 2 投加量在 20~60 mg 范围内时，模拟
            更高的比表面积和更高密度的吸附点位                   [11] ，但吸附      太阳光下其对 RhB 的降解率与 ML-WO 3 /TiO 2 用量
            效果最好的 ML-WO 3 吸附率也仅在 1.5%左右，表明                     成正相关，当 ML-WO 3 /TiO 2 用量为 20、40、60 mg
                                                                                                          –1
            光催化剂对 RhB 的降解主要在光催化阶段实现。单                          时，RhB 的 k app 分别为 0.1039、0.1208、0.1800 min ，
            独模拟太阳光辐照对 RhB 的降解效率仅有 6.5%，                        主要原因是更多的 ML-WO 3 /TiO 2 提供吸附位点，使
            表明单独模拟太阳光对 RhB 的降解并不理想。由图                          与催化剂表面接触的 RhB 分子被大量吸附，加快了
            6b 可见，ML-WO 3 /TiO 2 的表观速率常数（k app ）为              RhB 的降解；光子被 ML-WO 3 /TiO 2 充分利用，使
                     –1
                                                       –1
            0.1064 min ，分别约为单独 TiO 2 （k app= 0.0541 min ）、     得光生载流子高效分离，促使更多的活性物种参与
                                     –1
            ML-WO 3 （k app =0.0044 min ）和 WO 3 /TiO 2 （k app =   光催化反应。但是当催化剂投加量过高（80 mg）
                      –1
            0.0646 min ）的 2.0、24.2 和 1.6 倍。综上所述，本              时，反而不利于光催化进程，这可能是由于太阳光
            研究制备的 ML-WO 3 /TiO 2 克服了纯 TiO 2 带隙较大               子被大量悬 浮的 ML-WO 3 /TiO 2 阻挡，使部分
            的缺陷，将 TiO 2 光响应范围扩展至可见光。Z 型异                       ML-WO 3 /TiO 2 无法被充分激发，活性物种的产生受
            质结的形成促进了电子-空穴的有效分离，光生电子                            到抑制，延缓了 RhB 的降解速率。另外，由图 8b
                                                  –
            的高速转移使活跃的活性物质（•OH 和•O 2 等）大量                       可以看出，不同 ML-WO 3 /TiO 2 用量下拟合的一级
                                                                                                       2
            产生。                                                动力学模型有较好的线性关系，相关系数 R 均为
            2.2.2  UV-Vis 全扫描分析                                0.99 左右，60 mg 时表观速率常数远大于其他催化
                 通过 UV-Vis 全扫描谱图对不同时间下光催化                      剂用量时的表观速率常数，为光催化体系的最佳催
            氧化 RhB 脱色进行了定量研究，结果如图 7 所示。                        化剂投加量。



















            图 7  ML-WO 3 /TiO 2 在模拟太阳光下对 RhB 脱色过程的
                 全扫描谱图
            Fig. 7  Full  sweep spectra  of RhB decolourisation by
                    ML-WO 3 /T iO 2  under simulated sunlight

                 由图 7 可以发现，RhB 水溶液在波长 553 nm 处
            有一个明显的特征峰。随着反应时间的增加，吸光
            度迅速降低，表明 RhB 迅速被降解，这是共轭发色
            基团直接断裂的结果          [16] 。同时，观察到最大吸收波
            长从 553 nm 逐渐移动到 523 nm，这种蓝移可能是
            归因于在 ML-WO 3 /TiO 2 光催化下，形成了一系列                    图 8  ML-WO 3 /TiO 2 用量对光催化降解 RhB 的影响（a）
            N-去乙基化的中间产物          [17] ，此时 RhB 分子结构已经                及其动力学研究（b）
                                                               Fig.  8  Effect  of  ML-WO 3 /TiO 2  dosage on  photocatalytic
            发生了变化。
                                                                     degradation of RhB (a) and their kinetic studies (b)
            2.2.3  ML-WO 3/TiO 2 用量对光催化降解 RhB 的影响
                 按照 1.4 节实验方法，在其他实验条件不变的                       2.2.4  pH 对 ML-WO 3 /TiO 2 光催化降解 RhB 的影响
            条件下，考察了 ML-WO 3 /TiO 2 用量（20、40、60、                    按照 1.4 节实验方法，在其他实验条件不变的
            80 mg）对光催化降解 RhB 的影响，结果如图 8                        条件下，通过添加 HCl 和 NaOH 调节初始 pH（3~9），
            所示。                                                研究了不同 pH 下 ML-WO 3/TiO 2 光催化降解 RhB 的
                 由图 8a、b 可知，随着 ML-WO 3 /TiO 2 用量的增             效果，结果如图 9 所示。由图 9a 可知，在强酸性环
            加，暗吸附过程中 RhB 的降解率得到提高，同时，                          境（pH=3）下，ML-WO 3 /TiO 2 在 20 min 时对 RhB
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