馬麗斯，田曉霞

(空軍工程大學(xué) 基礎(chǔ)部，西安 710051)

0 引 言

全球環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，光催化降解有機(jī)污染物技術(shù)受到廣泛關(guān)注。研究表明，高活性的光催化劑往往與材料的尺寸、形貌、比表面積、高結(jié)晶度等微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，而材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料的制備方法及制備條件密切相關(guān)[1-3]。納米材料相對(duì)于塊體材料具有高的反應(yīng)活性，在光催化應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)越性能。常見(jiàn)的市售光催化材料以二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)半導(dǎo)體材料為主體，然而其較寬的能帶結(jié)構(gòu)(Eg=3.2～3.8 eV)，使用需要在紫外線照射下，且存在光生電子和空穴易復(fù)合、光量子效率低等缺點(diǎn)限制了其實(shí)際中廣泛的應(yīng)用。具有鉍層狀結(jié)構(gòu)的鉬酸鉍是一類鐵電半導(dǎo)體，由于其價(jià)帶由Bi6s 軌道與O2p 軌道通過(guò)雜化形成了能產(chǎn)生偶極子的鐵電性極化中心，鐵電半導(dǎo)體兼有鐵電性與半導(dǎo)體性，具有較高的氧化活性和電荷流動(dòng)性，能夠降低光生電子與空穴的復(fù)合、提高光量子效率，從而使材料獲得較高的光催化性能[4-5]。同時(shí)，鉬酸鉍的帶隙較窄(Eg=2.3 eV)，對(duì)可見(jiàn)光有明顯的光響應(yīng)，因此，近年來(lái)鉬酸鉍成為可見(jiàn)光催化研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)[6]。Huidong Xie[7]等采用微波輔助水熱法制備了具有可見(jiàn)光光催化性能的納米片狀的Bi2MoO6；Cruz[8]等使用共沉淀法制備了Bi2MoO6；Lijin Xie[9]等用熔融鹽法制備了片狀的Bi2MoO6；Xiaoxia Tian[10]等將窄帶隙的Bi2MoO6與寬帶隙的ZnO復(fù)合，制備了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料，拓展光響應(yīng)范圍，獲得高性能的可見(jiàn)光光催化催化劑，但材料微結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響規(guī)律未曾報(bào)道，本文擬從反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度以及溶液pH等制備條件，對(duì)不同微結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料光催化性能進(jìn)行研究，探究材料反應(yīng)機(jī)理及微結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在影響規(guī)律，以期對(duì)制備高效可見(jiàn)光催化劑具有更好的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)意義。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試 劑

硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O, A.R.)，鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O, A.R.)，硝酸(HNO3, A.R.)，醋酸鋅(Zn(CH3COO)2)，氨水(NH3·H2O, A.R.)，鹽酸(HCl, A.R.)，乙醇(C2H5OH, A.R.)，異

丙醇(C3H7OH, A.R.)，亞甲基藍(lán)(MB, C16H18-N3SCl)均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，水為去離子水，由實(shí)驗(yàn)室采用艾科純水機(jī)自制。

1.2 樣品的制備

鉬酸鉍(Bi2MoO6)的制備：取約20～30毫升去離子水中先加1滴6 mol/L的HNO3，將5～10 mmol的Bi(NO3)3·5H2O分散均勻到上述酸溶液中，然后將一定量的0.25 mol/L的Na2MoO4·2H2O溶液緩慢加入到上述的水溶液中，取硝酸鉍與鉬酸鈉的物質(zhì)的量為2∶1，攪拌均勻30 min，將上述液體轉(zhuǎn)移到100 mL的水熱反應(yīng)釜，在140～180 ℃溫度下下反應(yīng)8～16 h，水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物高速離心分離后，用蒸餾水、無(wú)水乙醇清洗重復(fù)離心洗滌數(shù)次后置于真空烘箱中干燥，得到不同反應(yīng)條件下樣品。

Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料制備：采用原位水熱復(fù)合的方式制備Bi2MoO6/ZnO，依照上述制備方法，選擇結(jié)晶度好的一組Bi2MoO6的反應(yīng)條件來(lái)進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)。在一定量去離子水中先加1滴6 mol/L的HNO3，將一定配比的硝酸鉍與鉬酸鈉分散于上述酸溶液中，攪拌均勻得到A 溶液；將與鉬酸鉍相同摩爾數(shù)的醋酸鋅加入10 mL的異丙醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到溶液B。然后將溶液B 緩慢加入溶液A 中，常溫?cái)嚢?0 min，氨水調(diào)節(jié)pH值至5～7。最后將上述混合液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜，在一定溫度下反應(yīng)控制反應(yīng)時(shí)間；得到的產(chǎn)物高速離心分離后，用蒸餾水、無(wú)水乙醇清洗重復(fù)離心洗滌數(shù)次后置于真空烘箱中干燥，獲得鉬酸鉍-氧化鋅復(fù)合光催化劑。

1.3 樣品的表征與性能測(cè)試

樣品相結(jié)構(gòu)分析采用D/max-2200PC型X射線衍射儀(XRD)進(jìn)行；樣品的微觀相貌利用JSM-6700型掃描電子顯微鏡觀察；樣品的紫外-可見(jiàn)光吸收譜通過(guò)U-3900H型紫外-可見(jiàn)光譜儀(UV-Vis DRS)積分球來(lái)測(cè)定；光催化降解亞甲基藍(lán)溶液實(shí)驗(yàn)條件為：500 W氙燈模擬可見(jiàn)光光源；將100 mL、濃度為10 mg/L新配制的亞甲基藍(lán)溶液加入至石英燒杯，隨之在黑暗中加入100 mg的Bi2MoO6/ZnO復(fù)光催化劑超聲分散，使其達(dá)到吸附脫附平衡，然后打開(kāi)光源，使降解反應(yīng)在可見(jiàn)光下進(jìn)行，間隔一定時(shí)間抽取3 mL左右清液，高速離心，取上層溶液，采用UV-Vis DRS測(cè)得降解后溶液的吸光度譜圖，得到降解曲線，通過(guò)吸收峰強(qiáng)度的變化計(jì)算亞甲基藍(lán)溶液的降解率。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度對(duì)Bi2MoO6相結(jié)構(gòu)的影響

圖1(a)、(b)、(c)為不同溫度條件下Bi2MoO6樣品的XRD圖譜。從圖1(a)可知，140 ℃反應(yīng)條件下得到的樣品衍射峰強(qiáng)度明顯低于160 ℃、180 ℃，且在2θ=32.70°處有肩峰存在，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)卡片，分析得到此處與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS. no. 05-0508)相一致，對(duì)應(yīng)MoO3衍射峰；160 ℃、180 ℃反應(yīng)條件下，主要特征峰出現(xiàn)在2θ=28.16、32.46、35.94、46.98、55.56、56.84、62.97和68.66°處。查閱標(biāo)準(zhǔn)圖譜可知，與正交結(jié)構(gòu)的純相Bi2MoO6標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS. no. 21-0102)的數(shù)據(jù)一致[11-12]，分別對(duì)應(yīng)Bi2MoO6的 (131)、(200)、(151)、(062)、(331)、(262)、(400)晶面，說(shuō)明此溫度下Bi2MoO6晶體還沒(méi)有完全形成；圖1(b)沒(méi)有出現(xiàn)MoO3等其它雜峰，說(shuō)明160 ℃下已完全合成了Bi2MoO6樣品，且純度較高。圖1(c)顯示，隨著溫度的進(jìn)一步升高，180 ℃合成樣品的XRD衍射峰峰型更加尖銳，半峰寬變窄，說(shuō)明合成的Bi2MoO6具有較高的結(jié)晶度，但在2θ=38.26°左右有少量未知峰出現(xiàn)。因此，對(duì)比反應(yīng)結(jié)果，最佳合成Bi2MoO6/ZnO反應(yīng)溫度選擇160℃條件下。

圖1 不同溫度條件下Bi2MoO6樣品的XRD圖譜Fig 1 XRD patterns of the Bi2MoO6 samples at different temperature

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物相結(jié)構(gòu)的影響

圖2為不同反應(yīng)時(shí)間下Bi2MoO6樣品的XRD圖譜。其中2(a)、2(b)、2(c)曲線分別對(duì)應(yīng)反應(yīng)溫度為8，12和16 h時(shí)的樣品。從圖中可以看出，在水熱條件下反應(yīng)8 h條件下，得到的樣品衍射峰的強(qiáng)度相對(duì)較弱，且在2θ=30.19°處存在一個(gè)雜峰，與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS. no. 05-0508)相比對(duì)，對(duì)應(yīng)于具有螢石結(jié)構(gòu)的Bi2O3衍射峰(043)晶面，說(shuō)明此條件下一部分的MoO3并未生成最終產(chǎn)物Bi2MoO6。這與Kongmark[13-14]等研究時(shí)間對(duì)Bi2MoO6晶體形成過(guò)程的影響結(jié)論相一致，證實(shí)了水熱法制備的Bi2MoO6其結(jié)晶過(guò)程并非一步形成。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，達(dá)到12 h時(shí)，樣品衍射峰的強(qiáng)度增強(qiáng)，且所有的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(JCPDS 00-036-1415)六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的峰位[15]及標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS. no. 21-0102)的正交結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6標(biāo)準(zhǔn)圖譜完全一致，表明反應(yīng)生成物是由Bi2MoO6與ZnO復(fù)合而成。再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間到16 h時(shí)，樣品衍射峰的強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，說(shuō)明樣品的進(jìn)一步長(zhǎng)大，結(jié)晶度度越來(lái)越高，但此反應(yīng)時(shí)間下，同時(shí)在2θ=21.64°又出現(xiàn)了新的雜項(xiàng)，這也許是由于時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液處于過(guò)飽和狀態(tài)，形成了其他相的雜質(zhì)。因此最佳的反應(yīng)時(shí)間選擇為12 h。

圖2 不同反應(yīng)時(shí)間下Bi2MoO6/ZnO樣品的XRD圖譜Fig 2 XRD patterns of the Bi2MoO6/ZnO samples with different reaction time

2.3 pH值對(duì)產(chǎn)物相結(jié)構(gòu)的影響

圖3所示的是樣品的XRD圖。其中，曲線3(a)為純Bi2MoO6，曲線3(b)、3(c)、3(d)分別為Bi2MoO6/ZnO樣品在pH值為5、6、7時(shí)反應(yīng)條件下的XRD圖譜。在pH=5的酸性條件下，隨著pH值的升高，Bi2MoO6的特征衍射峰(131)晶面的衍射峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)；pH=6 時(shí)，(131)晶面的衍射峰的半峰寬度較窄小，且峰型尖銳，呈現(xiàn)出好的結(jié)晶度[13-14]。對(duì)比圖2的(a)～(d)曲線，可以看出，圖3曲線中(b)、(c)、(d)除鉬酸鉍的衍射峰外，還可以觀察到在2θ=31.7、34.5、36.4、47.6、58.18、56.4、62.8和67.9°處出現(xiàn)了明顯衍射峰。與標(biāo)準(zhǔn)卡片相對(duì)照，可以得出與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(JCPDS 00-036-1415) 六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的峰位完全一致[15]，分別對(duì)應(yīng)ZnO的 (100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(113)、(112)、和(202)晶面；同時(shí)圖譜中在2θ=28.16、32.46、35.94、46.98、55.56、56.84、62.97和68.66°處，仍存在與正交結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS. no. 21-0102)的數(shù)據(jù)一致[11-14]的衍射峰，由此可以得出，Bi2MoO6與ZnO復(fù)合形成的Bi2MoO6/ZnO復(fù)合納米粒子中，Bi2MoO6與ZnO各自生長(zhǎng)，并沒(méi)有化合生成新的相結(jié)構(gòu)物質(zhì)。而在pH=7的條件下，衍射峰的強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，說(shuō)明pH越大生成的晶粒尺寸越大，同時(shí)反應(yīng)得到的樣品的衍射峰在29.7°處的衍射峰突然增強(qiáng)，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)卡片，分析得到此處與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS. no. 05-0508)相一致，對(duì)應(yīng)MoO3衍射峰，說(shuō)明該條件下出現(xiàn)了少量的雜相。此結(jié)論與文獻(xiàn)[16-18]實(shí)驗(yàn)結(jié)論相一致，Yang[16]等制備Bi2MoO6時(shí)，通過(guò)NaOH調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)溶液的pH值，實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)pH=5時(shí)，得到純相的Bi2MoO6，而pH=7 時(shí)，得到的是Bi3.64Mo0.36O6.55/Bi2MoO6復(fù)合物、pH=9時(shí)，得到的物質(zhì)是Bi3.64Mo0.36O6.55。

圖3 不同pH值條件下樣品的 XRD 譜Fig 3 XRD patterns of the samples at different pH

通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)討論，得出了制備Bi2MoO6/ZnO的最佳條件為：pH=6，溫度為160 ℃反應(yīng)12 h。圖4為樣品Bi2MoO6、Bi2MoO6/ZnO、ZnO在該條件下的XRD圖譜。其中，曲線4(a)為純Bi2MoO6，曲線4(b)為Bi2MoO6/ZnO樣品、曲線(c)為純ZnO樣品。從圖中比較可以看出，Bi2MoO6/ZnO復(fù)合納米粒子的衍射峰，包含了Bi2MoO6與ZnO的特征峰。且純的Bi2MoO6衍射峰樣品的衍射峰都出現(xiàn)寬化現(xiàn)象，表明樣品具有較小的晶粒尺寸。而相比較而言，純ZnO與Bi2MoO6/ZnO復(fù)合納米粒子的衍射峰尖而高，說(shuō)明其晶粒相對(duì)較大。對(duì)比圖2的(a)～(d)曲線可以看出，曲線4(b)～(d)除鉬酸鉍的衍射峰外，還可以觀察到在2θ=31.7、34.5、36.4、47.6、58.18、56.4、62.8和67.9°處分別出現(xiàn) ZnO的衍射峰，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(JCPDS 00-036-1415) 六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的峰位完全一致，對(duì)應(yīng)ZnO的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(113)、 (112)、和(202)晶面，表明Bi2MoO6與ZnO復(fù)合形成的Bi2MoO6/ZnO復(fù)合納米粒子中，Bi2MoO6與ZnO各自生長(zhǎng)，并沒(méi)有化合生成新的相結(jié)構(gòu)物質(zhì)。

圖4 pH=6,160 ℃反應(yīng)12 h條件下樣品的XRD譜Fig 4 XRD patterns of the samples at reaction 12 h, pH=6 and 160 ℃

2.4 樣品的形貌分析

圖5所示的為不同條件下樣品的微觀形貌SEM照片。圖5(a)～(c)分別為140、160和180 ℃反應(yīng)溫度下Bi2MoO6形貌。由圖可以看出，140 ℃條件下，晶粒較小，外形不規(guī)則，說(shuō)明結(jié)晶度不高；隨著溫度升高，到達(dá)160 ℃，晶粒明顯長(zhǎng)大，且具有較規(guī)則的棒狀結(jié)構(gòu)；溫度到達(dá)180 ℃時(shí)，晶粒異常長(zhǎng)大，但在晶粒的邊沿有較不規(guī)則的小晶粒出現(xiàn)。這種變化趨勢(shì)與XRD測(cè)試的結(jié)果相一致。圖5(d)～(f)分別為8，12和16 h反應(yīng)條件下Bi2MoO6/ZnO復(fù)合納米粒子的形貌。由圖可以看出，反應(yīng)8 h，晶粒較?。浑S著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，到達(dá)12 h后，晶粒明顯長(zhǎng)大，且從中可以看出，明顯有不同的形貌兩種晶粒存在，表明Bi2MoO6與ZnO生成的納米復(fù)合Bi2MoO6/ZnO粒子各自結(jié)晶生長(zhǎng)，并沒(méi)有生成其他的新的物質(zhì)，這個(gè)結(jié)論與XRD相結(jié)構(gòu)的結(jié)果相一致。隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，達(dá)到16h時(shí)，晶粒長(zhǎng)大，但部分晶粒因黏連而出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象。圖5(g)～(i)分別為不同pH值條件下Bi2MoO6/ZnO復(fù)合納米粒子的形貌。從整體趨勢(shì)上相比較可以看出，當(dāng)pH值逐漸增大時(shí)，晶粒的平均尺寸逐漸增大。這是因?yàn)榫哂姓唤Y(jié)構(gòu)的Bi2MoO6是由八面體[Bi2O2]2+層和[MoO4]2-層沿α軸線方向交替而成，調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值的目的主要是，通過(guò)控制晶粒成核時(shí)的表面自由能來(lái)調(diào)控晶體的成核和生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。在pH值較小的溶液中存在較多H+，容易被吸附在含有高密度 O 原子的(010)晶面，使得這個(gè)晶面的表面能降低，導(dǎo)致最終形成了暴露(010)晶面的納米粒，形成的晶粒尺寸較小。隨著反應(yīng)溶液pH值的升高，(010)晶面O 原子密度降低，OH-更容易吸附在(100)晶面或(001)上，降低了這些晶面的表面能，從而誘導(dǎo)晶粒沿著(100)晶面或(001)方向形成結(jié)晶生長(zhǎng)，形成為長(zhǎng)條形的微米棒，粒徑較大。

2.5 樣品紫外-可見(jiàn)光(UV-Vis)吸收光譜

圖6為Bi2MoO6、Bi2MoO6/ZnO的UV-Vis吸收光譜圖。半導(dǎo)體材料的光學(xué)吸收性能是由其材料本質(zhì)的光學(xué)帶隙決定，其入射光的能量、光吸收閥值與帶隙能存在關(guān)系式[19]：α= (A/hν)(hν-Eg)n，其中，A為常數(shù)，h代表普朗克常數(shù)，等于4.138×10-15eV·s，Eg是材料帶隙大小，n=1/2(Bi2MoO6為直接躍遷)，代入數(shù)值公式簡(jiǎn)化為：Eg=1 240 /λg。由此計(jì)算出樣品的帶隙Eg值大小見(jiàn)表1。由圖6可知，純Bi2MoO6吸收邊緣在波長(zhǎng)471 nm附近，帶隙大小為2.63 eV，純ZnO吸收邊緣在波長(zhǎng)330 nm附近，帶隙大小為3.77 eV，表明Bi2MoO6對(duì)可見(jiàn)光有光吸收，而ZnO對(duì)紫外光有響應(yīng)。pH值為5、6、7樣品的Eg分別為2.46, 2.25和2.54 eV，因此可知，復(fù)合形成的Bi2MoO6/ZnO光催化劑帶隙能明顯減小，且在pH=6條件下制備的樣品能帶最小，預(yù)示著其催化作用對(duì)光的響應(yīng)性具有更寬的頻帶范圍，增強(qiáng)光的利用效率。

圖6 不同樣品的UV-Vis 光譜圖Fig 6 UV-Vis patterns of the different samples

2.6 光催化分解MB性能及機(jī)理

圖7為可見(jiàn)光照條件下不同樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解性能曲線圖。從圖可以看出，在可見(jiàn)光照射下150 min的降解時(shí)間內(nèi)，ZnO幾乎未發(fā)生降解，Bi2MoO6也只有11.8%左右。用Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料作為催化劑時(shí)，在可見(jiàn)光照射下90 min后，隨著時(shí)間的推移，對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率值變化不大，說(shuō)明此時(shí)不同的樣品反應(yīng)基本都已達(dá)平衡狀態(tài)；且pH=5條件下合成的樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率為75.7%，pH=6條件下合成的樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率為97.6%，pH=7條件下合成的樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率為45.3%。由此可見(jiàn)，Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料的光催化性能明顯好于單純的兩個(gè)單體組分的催化性能，且pH=6酸性條件下制備的樣品光催化效果最佳。

圖7 不同樣品光催化降解MB曲線Fig 7 UV-Vis patterns of the different samples

光催化穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)采用4次光催化降解亞甲基藍(lán)循環(huán)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖8所示。在與前面實(shí)驗(yàn)相同的條件下，均可見(jiàn)光下光照反應(yīng)90 min，Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料在循環(huán)使用4次后，光催化降解率幾乎沒(méi)有衰減，還能保持在93.5%，說(shuō)明光催化劑Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料具有較好的穩(wěn)定性。從而說(shuō)明，Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料在降解有機(jī)污染物方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

圖8 Bi2MoO6ZnO光催化降解MB的4次的循環(huán)實(shí)驗(yàn)Fig 8 Recycling test in the photocatalytic degradation of Bi2MoO6/ZnO for four times

水熱條件下合成Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合材料復(fù)合Ostwald熟化機(jī)制[20-23]，在水熱初始階段，由于體系的溫度和壓力不是太高，晶粒生成速率相對(duì)較慢，納米顆粒主要呈現(xiàn)無(wú)定形態(tài)，這種粒子有高的表面能、不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地聚集成球形結(jié)構(gòu)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)Bi2MoO6形成過(guò)程相結(jié)構(gòu)的影響可知，水熱法制備Bi2MoO6結(jié)晶過(guò)程與反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間都有緊密的關(guān)系，且生成Bi2MoO6晶體并不是一步完成，先形成接近于螢石結(jié)構(gòu)的中間物Bi2O3，再與[MoO4]2-離子結(jié)合轉(zhuǎn)換生成鉍層狀結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)通過(guò)XRD譜圖出現(xiàn)的結(jié)果相一致。也與文獻(xiàn)Kongmark[13-14]報(bào)道相一致；除反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)溫度外，溶液的酸堿性對(duì)生成物也有很大的影響。反應(yīng)體系溶液呈酸性時(shí)，H+的作用使得(010)晶面的表面能降低，容易形成暴露(010)晶面的納米粒，形成的晶粒尺寸較小，比表面積大，物質(zhì)的反應(yīng)活性大，因此表現(xiàn)出更強(qiáng)的催化效應(yīng)。且Bi2MoO6與ZnO形成了具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化效應(yīng)，在可見(jiàn)光照射下，Bi2MoO6/ZnO復(fù)合材料光催化劑中的Bi2MoO6導(dǎo)帶上能夠被激發(fā)產(chǎn)生光生電子容易轉(zhuǎn)移到ZnO導(dǎo)帶上，而ZnO價(jià)帶上的光生空穴h+能夠轉(zhuǎn)移到Bi2MoO6的價(jià)帶上，促進(jìn)電子-空穴有效分離，提高光量子的產(chǎn)率，從而起到提升其光催化降解性能的效應(yīng)。Zhou[21]和 Zhang[18]也報(bào)道研究發(fā)現(xiàn)水熱法制備Bi2MoO6，酸性環(huán)境中得到的Bi2MoO6納米片比Bi2MoO6微米棒光催化性能更好。

3 結(jié) 論

采用水熱法制備出純相Bi2MoO6與Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合光催化劑。研究了反應(yīng)溫度、時(shí)間、溶液pH值對(duì)樣品相結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌的影響，通過(guò)多種表征與測(cè)試手段對(duì)材料微結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了分析，研究了合成機(jī)理，并以其光解亞甲基藍(lán)為模型探究了其光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：160 ℃，pH=6酸性條件下，反應(yīng)12 h有利于合成反應(yīng)活性強(qiáng)的Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合光催化劑，且在可見(jiàn)光照射條件下90 min，對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率最大達(dá)到97.6%，循環(huán)4次實(shí)驗(yàn)后，光解率仍保持在93.5%。Bi2MoO6與ZnO形成了異質(zhì)結(jié)構(gòu)，Bi2MoO6/ZnO納米復(fù)合光催化劑較兩者單體帶隙能明顯減小，使催化劑光響應(yīng)范圍增大，提高可見(jiàn)光催化性能。