Page 107 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 冷 超，等: 等离子体改性 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 纳米复合材料及其可见光催化活性 ·1607·

图 3 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 的 SEM 图（a）、TEM 图（b）、HRTEM 图（c）及 XRD 谱图（d）
Fig. 3 SEM image (a), TEM image (b), HRTEM image (c) and XRD patterns (d) of TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6

通过 XRD 技术对所构建的三元 TiO 2 /WO 3 / Bi 2 WO 6 纳米片包含 W、Bi 和 O 元素，而 Ti 元素仅
Bi 2 WO 6 复合半导体的晶体结构进行进一步检测与 在 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 样品中显示。图 4b~e 分别为
分析。单一锐钛矿相 TiO 2 以及二元 WO 3 / Bi 2 WO 6 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 中的 Ti 2p、W 4f、Bi 4f 和 O 1s
纳米片的 XRD 图，结果见图 3d。如图 3d 所示，单 的 XPS 谱图。
一 TiO 2 样品在 2θ 为 25.28°、37.81°、48.05°和 53.90° 图 4b 中，两个峰的结合能分别位于 459.2 eV（Ti
2p 3/2 ）和 464.9 eV（Ti 2p 1/2 ）处，可知其变化值为
处出现衍射峰，这些峰位依次对应锐钛矿相 TiO 2
（JCPDS No.12-1272）的（101）、（004）、（200）和 5.7 eV，表明 Ti 位于 TiO 2 中的价态为+4 价。图 4c
（105）晶面 [35] 。从图 3d 可以看到，水热法合成的 中，W 4f 的结合能分别位于 37.5 和 35.4 eV，与 W 4f 5/2
三元 TiO 2 /WO 3 /Bi 2 WO 6 复合材料的 XRD 谱图除了 和 W 4f 7/2 的自旋轨道分裂特性相对应，可知在样品
明显的 TiO 2 特征衍射峰外，与 WO 3 /Bi 2 WO 6 纳米片 中 W 的价态为+6 价 [36] 。样品中 Bi 4f 5/2 和 Bi 4f 1/2 的
XRD 谱图相似，且几乎没有观察到衍射峰发生位移 结合能分别位于 164.9 和 159.6 eV（图 4d）。这说明
[37]
现象，说明锐钛矿相 TiO 2 与二元 WO 3 /Bi 2 WO 6 纳米 Bi 元素主要以 Bi 的形式存在 。图 4e 中两个典型的
3+
片复合效果较好，没有改变 WO 3/Bi 2WO 6 的晶体结构。 O 1s 峰分别位于 530.3 和 532.5 eV，分别对应晶格氧
根据 Debye-Scherrer 公式〔D=0.89 λ/(Bcos θ)，D 为 （O latt ）和表面吸附氧（O ads ） [38] 。这些研究结果进
平均晶粒尺寸（nm），λ 为 X 射线波长（nm），B 为样 一步证实，通过水热法成功合成了三元 TiO 2 /WO 3 /
品衍射峰的半高宽（rad），θ为衍射角（°）〕，选取 Bi 2 WO 6 纳米复合材料。

锐钛矿相 TiO 2 的（101）面衍射峰，估算出单一 TiO 2
和 TiO 2 /WO 3 /Bi 2WO 6 中 TiO 2 的平均晶粒尺寸（D）分
别为 12.2 和 7.0 nm。可以看出，当锐钛矿相 TiO 2 与二
元 WO 3/Bi 2WO 6 纳米片复合后，平均晶粒尺寸明显减
小。这可能是因为高温高压水热反应条件下 TiO 2 晶粒
会溶解所致。因为晶体粒径越小，相应的 TiO 2 晶粒的
比表面积越大，越有利于提高可见光催化性能。
通过 XPS 技术对 WO 3 /Bi 2 WO 6 和 TiO 2 /WO 3 /
Bi 2 WO 6 纳米复合材料进行价位状态和表面化学成
分分析，结果见图 4a。从图 4a 可以看出，WO 3 /