Bi2WO6形貌控制与性能研究

Bi2WO6是铋层状钙钛矿家族Bi2An-1BnO3n+3（A=Ca，Sr，Ba，Pb，Bi，Na，K； B=Ti，Nb，Ta，Mo，W，Fe；n是钙钛层的数目）中最简单的氧化物之一（即n=1）,它具备良好的物理及化学性能,如：铁电、压电、热释电、催化、非线性介电极化率和发光性能，是一种能有效光解水以及降解有机污染物的可见光型催化剂。实验采用水热法通过不同表面活性剂合成了不同形貌的Bi2WO6，不同RMo/W值的Bi2MoxW1-xO6固溶体,以及F-掺杂的Bi2WO6-xF2x。研究了不同的合成条件，添加物的浓度，掺杂浓度等因素对形貌、禁带宽度及光催化性能的影响，并利用多种测试方法和分析手段对水热产物的物相组成、微观结构等进行了表征。（1）水热/微波水热合成Bi2WO6。研究了表面活性剂、pH值、添加物浓度和保温时间对样品形貌和光催化性能的影响。实验结果表明，不同的表面活性剂可以制得不同形貌的Bi2WO6，例如：鸟巢状、扇子状、扫把状、片状、柱状等；通过改变pH值和添加物的浓度可以影响最终产物的形貌、粒径以及均匀性；延长保温时间对产物的形貌影响不大。通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、分析光谱-紫外可见吸收光谱（UV-vis）等测试手段对产物进行物相、形貌、结构和光催化性能等分析。结果表明，所有样品在紫外和可见光区域均有吸收，同样条件下制得的样品，在500W Xe灯的照射下，对30mL的RhB进行光降解，巢状微球结构表现出更好的光催化性能。（2）水热合成不同RMo/W值的Bi2MoxW1-xO6固溶体。研究了Na2WO-4·2H2O与（NH4）6Mo7O24·H2O的比值分别为RMo/W=0，0.25，0.5，0.75，1时的Bi2MoxW1-xO6固溶体的形貌和光催化性能。通过XRD、SEM、TEM、FI-IR、UV-vis等测试手段对Bi2MoxW1-xO6固溶体进行物相、形貌、结构和光催化性能等分析。结果表明，随着RMo/W值的增大，Bi2MoxW1-xO6的形貌由三维巢状微球向二维的片状转变；禁带宽度发生红移；而且光催化性能也随之改变。（3）水热合成F掺杂的Bi2WO6-xF2x样品。研究了在制备过程中添加NaF以及水热得到样品后添加NaF再次水热对鸟巢状Bi2WO6微球形貌、禁带宽度以及光催化性能影响。通过XRD、XPS、SEM、FI-IR、UV-vis等测试手段对不同Bi2WO6-xF2x样品进行物相、形貌、结构和光催化性能等分析。结果表明，NaF掺杂对一次水热的形貌影响较大，随着NaF掺杂量的增大，鸟巢状Bi2WO6微球的破坏程度越明显，同时禁带宽度发生蓝移，光催化性能减弱；NaF掺杂对二次水热产物的形貌几乎没有影响，但随着NaF掺杂量的增加禁带宽度逐渐变窄，同时光催化性能增强。