目前,在光催化氧化降解有机污染物研究中,具有可见光活性的Bi2WO6等复合金属氧化物日益受到关注。但此类催化剂能带较窄,深度氧化和矿化难降解有机污染物能力有限,催化效率低,催化机理研究欠缺。为此,本项目以非晶态配合物方法低温制备Bi2WO6薄膜光阳极,利用其能带较窄的特点,在外加弱电场作用下,进行可见光催化降解四氯酚研究。通过光谱和能谱技术分析薄膜的晶型结构、微观结构、禁带宽度以及表面和界面组成,采用电化学方法研究薄膜光电化学特性,认识结构与光电性能的相互关系,确定薄膜的价带和导带位置。外加不同偏压,结合目标物降解动力学和矿化度分析,考察光电协同催化效应,鉴定目标物降解中间产物,分析其降解机理。本项目期望实现弱电场作用,可见光激发深度氧化和矿化水中难降解有机污染物,也将一定程度上揭示Bi2WO6薄膜光催化机理,丰富此类催化剂的光电化学理论,拓宽其应用领域。
光电催化技术在水处理领域显示出重要潜力,而发展可见光响应的光阳极是研究的热点和重点。本项目采用非晶态配合物方法和浸渍-提拉方法在导电玻璃(ITO)上制备具有可见光催化活性的Bi2WO6薄膜。结果表明经过500度煅烧可形成孔状的Bi2WO6薄膜,颗粒大小在80纳米左右。成膜主要包括前驱体分解,无定型晶核形成和Bi2WO6晶体形成。研究了薄膜结构与组织与其光电化学性能之间的关系。并初步估算了Bi2WO6薄膜价带顶和导带低的位。在可见光照射下,4-CP可以进行光催化降解。外加低于4-CP氧化还原电位的偏压(0.8 V)明显促进4-CP的光解效率,这主要是通过外加偏压促进光致电子和空穴分离和迁移而提高光催化降解效率;当偏压为0.8和1.0V时,4-CP主要通过直接电化学和光催化途径得到有效降解;当偏压超过1.3V时,4-CP间接电氧化发生,得到最大的协同催化效果。协同作用也有效提高了4-CP的矿化度。通过研究表明,4-CP在电氧化过程中易发生电聚合。而光催化过程产生的活性基团可清洁电极。使4-CP得到协同矿化降解。在Applied catalysis B, ES&T等刊物上发表SCI论文7篇。