FeWO4/WO3复合物的溶胶-凝胶合成及降解纺织染料废水研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0507

摘要/Abstract

摘要：

采用溶胶-凝胶法以尿素作为燃料一步合成具有高光催化活性的特殊异质结结构的钨酸铁/三氧化钨（FeWO₄/WO₃）复合光催化剂。X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱分析表明，FeWO₄/WO₃复合光催化剂不含其他任何杂质，仅出现了FeWO₄和WO₃两相的衍射峰。FeWO₄/WO₃复合光催化剂由FeWO₄的菱形大颗粒和球形的WO₃小颗粒组成，二者以（111）（020）晶面耦合形成异质结。与WO₃相比，FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光谱响应范围被拓展，且具有更高的光吸收系数，可响应可见光。对不同染料浓度、催化剂含量、pH和染料种类对FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性影响的实验研究表明，染料浓度、催化剂含量和pH分别为50 mg/L、1.5 g/L和7时，FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散橙纺织染料时降解率达到97%。FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散黑、分散蓝、分散黄和分散橙时具有选择性。通过光催化机理分析发现，FeWO₄/WO₃复合光催化剂形成的特殊异质结结构可加速体系电荷载流子的转移和分离，进而使得FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性得到提高。

关键词: 溶胶-凝胶法, 尿素, 光催化剂, FeWO₄/WO₃, 光催化活性

Abstract:

FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst with high photocatalytic activity and special heterostructure was synthesized by one step sol-gel method using urea as fuel.X-ray powder diffraction and fourier transform infrared spectrum analysis showed that the FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst did not contain any impurities，and only the diffraction peaks of FeWO₄ and WO₃ appeared in the sample.FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst was composed of large rhomboid particles of FeWO₄ and small spherical particles of WO₃，which were coupled to form heterojunctions on（111） and（020） crystal planes.Compared with WO₃，FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst had a wider spectral response range and a higher light absorption coefficient，which could respond to visible light.The effect of different dye concentrations，catalyst contents，pH values and dye types on the photocatalytic activity of FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst was studied.When the dye concentration，catalyst content and pH value were 50 mg/L，1.5 g/L and 7，respectively，the degradation rate of FeWO₄/WO₃composite photocatalyst for the degradation of disperse orange textile dyes reached 97%.The FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst showed selectivity in the degradation of dispersion black，dispersion blue，dispersion yellow and dispersion orange.Through the analysis of photocatalytic mechanism，it was found that the special heterojunction structure formed by the FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst could accelerate the transfer and separation of charge carriers in the system，and then the photocatalytic activity of FeWO₄/WO₃ composite photocatalyst was improved.

Key words: sol-gel method, urea, photocatalyst, FeWO₄/WO₃, photocatalytic activity

中图分类号:

TQ136.13

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