Page 106 - 《精细化工》2022年第8期

·1606· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

构，该复合材料仅由 WO 3 和 Bi 2 WO 6 两相组成并具 众所周知，光致发光是由光致载流子的复合产生
有较高的纯度。 的，研究光催化半导体的光致荧光光谱（PL）光谱
有助于反映半导体中光生载流子的分离效率、转移和
复合过程等物理特性 [29] 。图 2b 为在 325 nm 的激发
波长下，制备的样品在 350~600 nm 范围内的 PL 光
谱。由图 2b 可知，所有的 WO 3 /Bi 2WO 6 样品表现出
相似的发光特性并在 377 nm 附近出现较强的荧光发
射峰，这可归于 WO 3 的带隙发光。此外，与水热反
应温度为 140~160 ℃相比，水热反应温度为 120 ℃
所合成的 WO 3 /Bi 2WO 6 样品表现出较低的 PL 发光强
度，表明适宜的水热反应温度有利于降低光生载流子
的复合，进而促进提高复合材料的可见光催化活性。
图 2c 为二元 WO 3 /Bi 2 WO 6 样品的 UV-Vis DRS
光谱。由图 2c 可知，不同水热反应温度下制备的 WO 3 /
Bi 2 WO 6 样品的吸收带边约为 430 nm，均在可见光区
表现出明显的吸收。此外，如图 2c 内插图所示，根据
Tauc 公式 [30] 估算出水热反应温度 120、140、160 ℃
下所合成的 WO 3/Bi 2WO 6 样品带隙宽度分别为 2.73、
2.77 和 2.80 eV。
通过可见光降解MB溶液评价WO 3 /Bi 2 WO 6 样品
的光催化活性，如图 2d 所示。在空白实验中，在没
有光催化剂的情况下，光照 MB 溶液时，MB 的浓
度变化不明显，说明可以忽略 MB 溶液的自降解情
况。当光降解 60 min 后，可以看到 WO 3 /Bi 2 WO 6 样
品均表现出较高的活性，这可能与 WO 3 和 Bi 2 WO 6
耦合后构成的复合半导体结构有关 [31] 。在所有的
WO 3 /Bi 2 WO 6 复合材料中，水热反应温度为 120 ℃
所合成的 WO 3 /Bi 2 WO 6 样品的光降解性能最佳，去
除率可达 46.7%。通过对二元 WO 3 /Bi 2 WO 6 复合材料
的表征与分析，水热反应温度选定为 120 ℃，此温度
有利于提高光催化剂的催化性能。
2.2 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 形态结构及成分分析
图 3a 为 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 三元纳米复合材料的
SEM 图。如图 3a 所示，WO 3 /Bi 2 WO 6 复合半导体呈
现为几十纳米厚度的纳米片结构，并且在其表面附
着呈弥散分布或部分团聚的锐钛矿相 TiO 2 纳米颗
粒，该复合结构大大增大了样品的比表面积，可推
断有利于提高光催化性能。此外，利用 TEM 和
HRTEM 观察到 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 复合材料的形貌
以及微观结构，结果如图 3b、c 所示。从图 3b、c
图 2 WO 3 /Bi 2 WO 6 纳米片的 XRD 谱图（a）、PL 谱图（b）；
可以看到，TiO 2 、WO 3 和 Bi 2 WO 6 3 种不同晶格间距
及 UV-Vis DRS（内插图为带隙宽度图）（c）；不同
样品在可见光照射下对 MB（质量浓度 1.0 g/L）的 的衍射条纹。其中，晶格条纹间距为 0.370 nm 对应
降解曲线（d） WO 3 的（002）晶面，晶格条纹间距为 0.375 nm 对
Fig. 2 XRD patterns (a), PL spectra (b) and UV-Vis DRS 应 Bi 2 WO 6 的（111）晶面 [32-33] 。除此之外，晶面间
spectra (c) of WO 3 /Bi 2 WO 6 nanosheets (The inset 距为 0.347 nm 的晶格条纹属于 TiO 2 的（101）晶面 [34] 。
shows the band gap); Degradation curves of MB
(mass concentration of 1.0 g/L) over different samples 通过上述分析可知，成功制备了 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6
under visible light irradiations 三元复合材料。