王春英,朱清江,谷傳濤,石湖泉,張大超,余長(zhǎng)林（.江西理工大學(xué)江西省礦冶環(huán)境污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 贛州 3000；2.西部礦業(yè)股份有限公司,青海 西寧 8000；3.江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 贛州 3000；.江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院,江西 贛州 3000）

稀土Ce3+摻雜Bi2WO6光催化降解羅丹明B的研究

王春英1,2,3*,朱清江1,谷傳濤1,石湖泉1,張大超1,余長(zhǎng)林4（1.江西理工大學(xué)江西省礦冶環(huán)境污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 贛州 341000；2.西部礦業(yè)股份有限公司,青海 西寧 810001；3.江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 贛州 341000；4.江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院,江西 贛州 341000）

采用水熱合成法制備稀土元素Ce3+摻雜Bi2WO6光催劑,通過(guò)X射線衍射、場(chǎng)發(fā)射電鏡掃描、紫外-可見(jiàn)漫反射光譜、N2物理吸附-脫附等手段對(duì)合成材料的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收等物理化學(xué)性能進(jìn)行表征,并以染料廢水中羅丹明B的降解考察其光催化活性.結(jié)果表明,Ce3+摻雜量為0.05%時(shí),其結(jié)晶度好、顆粒較均勻、具有較強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收性能,且比表面積比純Bi2WO6提高近10%以上,對(duì)羅丹明B的去除效果最好；催化劑用量越高、羅丹明B的初始濃度越低、反應(yīng)溶液pH值越低、H2O2的濃度越高越有利于Ce/Bi2WO6對(duì)羅丹明B的吸附和降解；而陰陽(yáng)離子的影響各不相同：NO3-、SO42-沒(méi)有太大的影響； Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-的加入均促使的染料的去除；HCO3-抑制了羅丹明B的吸附，但是卻促進(jìn)了光降解.另外,經(jīng)重復(fù)使用3次,光催化降解速率常數(shù)并沒(méi)有降低,表明稀土Ce3+改性Bi2WO6是一種有效穩(wěn)定的光催化劑.

稀土摻雜；Ce/Bi2WO6；羅丹明B；光催化降解

羅丹明 B是一種人工合成的陽(yáng)離子型堿性染料,具有色度高、有毒、可生化性差等特點(diǎn),污染水體后嚴(yán)重影響水質(zhì)和降低水生生物的光合作用,并且其在水體中較難在自然條件下降解.光催化氧化技術(shù)作為一種綠色的環(huán)境污染治理技術(shù),在污水處理方面有著巨大的應(yīng)用潛能.目前,針對(duì)光催化材料的研究較多,均以提高其光催化活性或者其可見(jiàn)光催化性能為目的［1-5］.Bi2WO6是其中一種具有可見(jiàn)光響應(yīng)的催化劑,其帶隙能較窄（2.6～2.8eV）,應(yīng)用在很多污染物的降解中［6-10］.但是 Bi2WO6較高的電子-空穴復(fù)合率限制了它的應(yīng)用.降低電子-空穴對(duì)的復(fù)合有2種主要途徑：一是將 Bi2WO6與其他半導(dǎo)體材料進(jìn)行耦合,以形成異質(zhì)節(jié)復(fù)合材料［7］,二是合成元素?fù)诫s的催化材料以提高光電子的轉(zhuǎn)移速度從而降低電子-空穴對(duì)的復(fù)合［11-12］.稀土元素由于其4f、5d電子組態(tài)特殊性,從而具有很多優(yōu)良的光電磁等理化性能,可以與其他材料組合成新型材料以大幅度提高產(chǎn)品的性能.研究表明,稀土離子的摻雜可以有效提高TiO2的光催化活性［13-14］.

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)水熱法合成稀土離子 Ce3+摻雜Bi2WO6（以 Ce/Bi2WO6表示）光催化劑,通過(guò)多種手段對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征,并進(jìn)行染料廢水中羅丹明B的降解實(shí)驗(yàn)以考察其光催化活性.同時(shí),考察 Ce3+摻雜量、Ce/Bi2WO6投加量、羅丹明B初始濃度、反應(yīng)溶液pH值、H2O2及其投加量、水體中常見(jiàn)陰陽(yáng)離子等因素對(duì)Ce/Bi2WO6光催化降解羅丹明B的影響.

1　材料與方法

1.1材料

實(shí)驗(yàn)中所用到的鎢酸鈉（Na2WO4?2H2O）、硝酸鉍（Bi（NO3）3?5H2O）、硝酸鈰（Ce（NO3）3?6H2O）、羅丹明B以及各種陰陽(yáng)離子的鹽（NaCl、NaNO3、NaHCO3、Na2SO4、MgCl2、CaCl2、KCl）均為分析純.

主要儀器包括101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）、TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī)（湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司）、UV-2100分光光度計(jì)（尤尼柯（上海）儀器有限公司）、XPA-7型光化學(xué)反應(yīng)儀（南京胥江機(jī)電廠）.

1.2Bi2WO6和Ce/Bi2WO6的制備按照 n（Bi）∶n（W）=2∶1的物質(zhì)的量比,將Na2WO4?2H2O溶液逐滴加入到 Bi（NO3）3?5H2O溶液中,磁力攪拌 10min,超聲均化 30min,用稀NaOH和稀HNO3調(diào)節(jié)溶液pH值.將前軀體溶液轉(zhuǎn)移到 50mL聚四氟乙烯反應(yīng)罐,放入不銹鋼反應(yīng)釜中,密封后放入烘箱中于140℃水熱反應(yīng)20h,然后冷卻至室溫.3000r/min離心后分別用蒸餾水及無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次,通過(guò)恒溫干燥后得到淡黃色樣品,即為 Bi2WO6,用瑪瑙研缽研細(xì)后備用.Ce3+摻雜Bi2WO6的制備即在合成Bi2WO6前,按照Ce3+和Bi2WO6的物質(zhì)的量百分比 （分別為0.005%、0.01%、0.05%、0.5%、1%）先在Bi（NO3）3?5H2O溶液中加入一定量的 Ce（NO3）3,其他步驟同Bi2WO6的制備流程.

1.3材料表征

XRD分析用德國(guó)布魯克D8Advance 型X-射線衍射儀,Cu Kα（波長(zhǎng)為 0.1541nm）為衍射靶,掃描速率 12 °/min,掃描范圍2θ=20～80 °,步長(zhǎng)0.02 °,掃描電壓40kV.表面形貌通過(guò)日本Hitachi S-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）進(jìn)行分析（同時(shí)用該儀器進(jìn)行能譜分析）,操作電壓 20kV,同時(shí)進(jìn)行能譜（EDS）分析.固體材料的光吸收性能由日本島津公司出產(chǎn)的 UV-2550PC型的紫外-可見(jiàn)分光光度儀測(cè)定,以標(biāo)準(zhǔn)BaSO4粉末為參比,掃描范圍為200～800nm,采樣間隔為0.5nm,于室溫下進(jìn)行測(cè)定.合成材料的比表面積采用 JW004A 型BET氮吸附比表面儀分析測(cè)試.

1.4光催化降解羅丹明B

配制10mg/L （以C0表示）的羅丹明B溶液,移取50mL染料溶液于反應(yīng)管中,加入1g/L催化劑,先置于光化學(xué)反應(yīng)儀內(nèi)避光磁力攪拌 30min,使催化劑對(duì)染料吸附-脫附達(dá)到平衡；使用500W氙燈模擬太陽(yáng)光輻射,分別在開(kāi)燈光照后的 0, 10,30,60,90,120min取反應(yīng)溶液 5mL,用離心機(jī)（5000r/min）離心5min后,取上清液,采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)于554nm處測(cè)其吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算溶液濃度C.溶液中染料的去除率R按照公式（1）計(jì)算.

式中：C0為羅丹明 B原始溶液濃度,即為初始濃度,mg/L；C為既定時(shí)間的羅丹明B濃度,mg/L.

1.5催化劑的穩(wěn)定性

為考察催化劑的穩(wěn)定性,進(jìn)行催化劑重復(fù)使用實(shí)驗(yàn)：具體方法參照文獻(xiàn)［15］,取 3個(gè)反應(yīng)試管（標(biāo)號(hào)為 1、2、3）,每個(gè)試管中加入 0.05g的Ce/Bi2WO6（0.05%）以及50mL 10mg/L的羅丹明B溶液,3個(gè)反應(yīng)管放入光化學(xué)反應(yīng)儀中,避光攪拌30min；開(kāi)燈光照后,每隔一定時(shí)間從管1取樣測(cè)定羅丹明B的濃度,直到120min；120min后,將管 2、3取出,離心棄去上清液,再加入 50mL 10mg/L的羅丹明 B溶液,按照前述步驟,對(duì)管 2進(jìn)行取樣測(cè)定,再光照120min后,對(duì)管3做如上處理；最終管1、2、3分別代表催化劑重復(fù)使用的次數(shù)為1、2、3次.

2　結(jié)果和討論

2.1表征分析

從圖1可以看出,未摻雜鈰樣品特征衍射角2θ分別為28.3,32.8,47.0,55.8,58.5,68.7,75.9,78.5°,各衍射峰的位置與標(biāo)準(zhǔn)卡（JCPDS NO. 39-0256, 圖1底部柱狀圖所示）一致,可確認(rèn)樣品為純相的Bi2WO6；摻雜稀土元素 Ce3+后,其各衍射峰位置與摻雜前一致,僅衍射峰強(qiáng)度略有降低,說(shuō)明Ce3+摻雜進(jìn)入到 Bi2WO6晶格中,未出現(xiàn)新的物相,僅導(dǎo)致 Bi2WO6晶粒尺寸下降,可能導(dǎo)致?lián)诫s后的材料的比表面積提高.

圖1　Bi2WO6和Ce/Bi2WO6（0.05%）的XRD圖譜Fig.4　The XRD pattern of Bi2WO6and Ce/Bi2WO6（0.05%）

由圖2可見(jiàn),所合成的純Bi2WO6材料呈球狀顆粒,顆粒粒徑范圍為 2～3μm,且相對(duì)均勻,每個(gè)球狀顆粒又均由納米薄片組成.摻雜稀土鈰后,復(fù)合材料基本保持了球狀顆粒狀態(tài),顆粒粒徑范圍仍然為 2～3μm,但是相對(duì)純 Bi2WO6,部分顆粒有所塌陷.

圖2　Bi2WO6和Ce/Bi2WO6（0.05%）的SEM圖片F(xiàn)ig.4　The SEM images of Bi2WO6and Ce/Bi2WO6（0.05%）（a）Bi2WO6（b）Ce/Bi2WO6（0.05%）

從圖3可以看出,摻雜Ce3+前后的合成材料均有可見(jiàn)光吸收性能,與純 Bi2WO6相比, Ce/Bi2WO6（0.05%）的吸收邊并未發(fā)生明顯變化,僅有弱微的“紅移”.可能是由于鈰的摻雜量過(guò)低的原因.

和結(jié)晶度類似,比表面積也是影響材料光催化活性的主要因素之一.在非均相的光催化反應(yīng)過(guò)程中,被降解污染物質(zhì)首先吸附在材料的比表面上,比表面積越大,越有利于污染物質(zhì)在其表面的吸附和降解.摻 Ce3+后的 Bi2WO6比表面積（33.85m2/g）比純Bi2WO6的比表面積（30.78m2/g）高出近10%,其結(jié)果和XRD分析推測(cè)的結(jié)果一致.

圖3　Bi2WO6和Ce/Bi2WO6（0.05%）的UV-Vis DRS譜圖Fig.4　The UV-Vis DRS spectrum of Bi2WO6andCe/Bi2WO6（0.05%）

2.2羅丹明B的光催化降解

2.2.1Ce3+不同摻雜量對(duì)羅丹明 B降解效果的影響 由圖4可知,羅丹明B在僅模擬太陽(yáng)光輻照的條件下,反應(yīng)120min后,幾乎沒(méi)有降解；加入Bi2WO6催化劑而無(wú)光照的條件下,羅丹明 B在30min內(nèi)即可達(dá)到吸附平衡；而在模擬太陽(yáng)光照條件下,Bi2WO6及其Ce/Bi2WO6在相同條件下對(duì)羅丹明 B有很好的去除效果,且摻 Ce3+后的Bi2WO6比純Bi2WO6對(duì)羅丹明B的降解效果明顯.在摻雜量為 0～0.05%（物質(zhì)的量比）時(shí),隨著摻鈰量的增多,對(duì)羅丹明B的吸附量隨之增加,降解效果增強(qiáng).但是再增加摻鈰量（0.05%～1%）后,降解率下降.在摻鈰量0.05%,光照120min后,羅丹明B去除效率可達(dá)99.23%.Li等［16］指出,稀土元素?fù)诫s所形成的復(fù)合材料之所以能夠提高其光催化活性,可能主要源于新材料的量子效應(yīng)和其特定的結(jié)構(gòu)特征（比如比表面積以及孔的尺寸的提高）；El-Bahy［17］則認(rèn)為,摻雜稀土元素后,催化材料具有更強(qiáng)的吸附能力以及更強(qiáng)的紅移現(xiàn)象.從前面的各項(xiàng)表征分析可知,Ce/Bi2WO6（0.05%）的比表面積相對(duì)于純 Bi2WO6提高近 10%,而且同純 Bi2WO6一樣,對(duì)可見(jiàn)光有吸收,都有利于其光催化活性的提高.

圖5中550nm左右的吸收峰對(duì)應(yīng)的羅丹明B分子中苯環(huán)、雙鍵及雜環(huán)所構(gòu)成的大共軛體系,260nm處的吸收峰為共軛體系中芳香族化合物的特征吸收峰.由圖 5知,避光攪拌30min后,各吸收峰明顯下降,說(shuō)明Ce/Bi2WO6（0.05%）對(duì)羅丹明B的強(qiáng)烈吸附；而光照10min后,吸收峰下降不明顯,550nm左右的峰有略微的藍(lán)移,可能是由于在一定的羅丹明B濃度下,光催化降解速度小于其吸附速度,而吸收峰的藍(lán)移則是由于降解過(guò)程中的脫乙基造成的；光照 10～90min,各吸收峰都明顯降低,且 550nm左右的吸收峰逐步藍(lán)移,說(shuō)明了染料分子的芳環(huán)結(jié)構(gòu)破壞和脫乙基同時(shí)進(jìn)行,與He等［18］報(bào)道的一致.

圖4　不同Ce3+摻雜量的催化劑對(duì)羅丹明B降解的影響Fig.4　Effect of different amounts of Ce3+doping catalysts on the degradation of rhodamine B

圖5　不同光催化降解時(shí)間下羅丹明B的紫外-可見(jiàn)吸收譜圖Fig.4　The UV-vis spectra of rhodamine B at different photocatalytic degradation times

2.2.2催化劑投加量對(duì)羅丹明B降解效果的影響 初始濃度均 10mg/L的條件下研究 Ce/ Bi2WO6（0.05%）的投加量對(duì)羅丹明B的降解效果的影響.由圖6可知,在0.1～2.0g/L的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),隨著催化劑用量的增加,羅丹明B的去除率逐漸增大.一方面是由于隨著催化劑投加量的增加,使反應(yīng)過(guò)程中材料的總的表面積增加,從而提高對(duì)羅丹明B的吸附量；另一方面是由于隨著催化劑用量的增加,溶液中的光催化活性點(diǎn)位增多,可以吸收更多的光子,從而使降解率增大.但隨著催化劑量的繼續(xù)增多,降解效率增量趨于減小.可能是催化劑投加量達(dá)到一定值后,繼續(xù)增加催化劑的投加量,導(dǎo)致反應(yīng)液渾濁,造成光散射,從而催化劑接收的光量子數(shù)減少,導(dǎo)致其表面生成的電子-空穴對(duì)數(shù)目減少［19］,光催化活性點(diǎn)位相應(yīng)降低.

圖6　催化劑投加量對(duì)羅丹明B降解的影響Fig.4　Effect of catalyst dosage on the degradation of rhodamine B

2.2.3光催化反應(yīng)溶液pH值對(duì)羅丹明B降解效果的影響 Ce/Bi2WO6（0.05%）對(duì)羅丹明 B的吸附性能以及光催化活性受反應(yīng)溶液pH的影響很大,如圖7所示.反應(yīng)液在pH 3.01～10.99的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),隨著反應(yīng)液pH值的降低,催化劑對(duì)羅丹明B的吸附量隨之增加.

pH值對(duì)光降解反應(yīng)的影響主要通過(guò)影響表面電荷來(lái)影響羅丹明B的降解,并且溶液 pH值的改變可能影響到羅丹明B的氧化還原電位和催化劑表面的吸附行為.強(qiáng)堿性溶液中存在著大量OH-,使催化劑表面帶負(fù)電荷,同時(shí)羅丹明B上的羥基發(fā)生離解,以負(fù)離子存在形態(tài)為主,由于同電相斥,使得催化劑對(duì)羅丹明B的吸附受阻,從而阻礙了光催化降解反應(yīng)在堿性條件下的進(jìn)行［20-21］.

圖7　反應(yīng)溶液pH值對(duì)羅丹明 B降解的影響Fig.4　Effect of reaction solution pH on the degradation of rhodamine B

2.2.4羅丹明B初始濃度對(duì)羅丹明B降解效果的影響 Ce/Bi2WO6（0.05%）用量為 1g/L,改變羅丹明B溶液的初始濃度,考察不同初始濃度的羅丹明B光催化降解隨時(shí)間的變化.

圖8　羅丹明B初始濃度對(duì)其降解的影響Fig.4　Effect of initial concentration of target pollutant on the degradation of rhodamine B

由圖 8可看出,隨著羅丹明 B初始濃度從5mg/L到30mg/L,羅丹明B總的去除率下降,并且降解速率也隨之減小.主要是由于催化劑量一定時(shí),在30min的避光攪拌條件下,羅丹明B濃度越低,其被吸附去除率越高；另一方面是由于羅丹明B濃度的升高使溶液的透光率降低,致使催化劑對(duì)光的利用率減少,從而降低其表面的活性點(diǎn)位,進(jìn)而使光催化效果降低［22］.

2.2.5H2O2不同投加量對(duì)羅丹明B降解效果的影響 H2O2是一種更優(yōu)良的電子受體,投加H2O2不僅有利于反應(yīng)體系中的?OH生成,而且其自在光照條件下具有較強(qiáng)的光催化活性.為此,控制羅丹明 B 的初始濃度為 10mg/L, Ce/ Bi2WO6（0.05%）用量為 1g/L,改變 H2O2投加量,考察不同H2O2投加量對(duì)羅丹明B光催化的影響（圖9）.

圖9　H2O2協(xié)同催化劑對(duì)羅丹明B降解的影響Fig.4　Effect of H2O2together with catalyst on thedegradation of rhodamine B

由圖 9可以看出,避光攪拌條件下,單獨(dú)加入H2O2對(duì)羅丹明B幾乎沒(méi)有去除效果,但是同時(shí)加入H2O2和催化劑時(shí),羅丹明B的去除率增加；開(kāi)燈光照后,單獨(dú)的 H2O2或者 H2O2與催化劑共同存在時(shí),羅丹明B的去除率均隨著H2O2投加量的增加而增加,反應(yīng)了 H2O2的助氧化功能.可能是由于 H2O2投加量較少時(shí),隨著 H2O2量的增加,產(chǎn)生?OH的數(shù)量也隨之增加,有利于光催化降解反應(yīng).

2.2.6不同陰陽(yáng)離子對(duì)羅丹明B降解效果的影響 Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+在自然界水體中普遍存在.實(shí)驗(yàn)固定催化劑投加量為1g/L,羅丹明B初始濃度為10mg/L,投加 0.1mmol/L相應(yīng)的鈉鹽（陰離子）和氯鹽（陽(yáng)離子）,考察投加不同陰陽(yáng)離子對(duì)光催化降解羅丹明B的影響.

圖10　不同陰離子對(duì)羅丹明B降解的影響Fig.4　Effect of different anions on the degradation of rhodamine B

由圖10可看出,SO42-和NO3-的加入對(duì)光催化降解羅丹明 B的影響很小,幾乎可以忽略；Cl-的加入使催化劑對(duì)羅丹明B的吸附量增多,有利于羅丹明 B的降解.HCO3-不利于催化劑對(duì)羅丹明B的吸附.據(jù)報(bào)道［23］,HCO3-可在催化劑表面形成較強(qiáng)的吸附,故與染料的吸附位點(diǎn)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng),導(dǎo)致在避光攪拌的條件下,羅丹明B的吸附去除率明顯下降.但是開(kāi)燈光照后,HCO3-的存在顯著提高了羅丹明B的去除率.研究者［24-25］認(rèn)為,這是由于HCO3-及CO32-均可與?OH反應(yīng)生成CO3?-（公式（1）和（2））,而CO3?-在溶液中的移動(dòng)性較強(qiáng),且對(duì)羅丹明 B的選擇性要優(yōu)于?OH.而張濤等［26］在Fe（Ⅲ）/UV催化降解羅丹明 B的研究中卻得到HCO3-陰離子對(duì)羅丹明 B的影響相反的結(jié)果.可能是由于催化體系不同,在 Fe（Ⅲ）/UV體系中?OH為主要氧化物種,一旦被大量消耗,將導(dǎo)致羅丹明B的降解下降,而在Bi2WO6為光催化劑的反應(yīng)體系中,空穴氧化可能占主導(dǎo)作用［27］.

從圖11可以看出,4種陽(yáng)離子均促進(jìn)了羅丹明 B的去除.陽(yáng)離子對(duì)羅丹明 B 催化光解的影響可能是由于在一定濃度下,陽(yáng)離子能阻止羅丹明B形成多聚體,提高其分散程度和提高光利用率,從而提高了其光解效率［26］.另一方面,所有的陽(yáng)離子都是以氯化物的形式加入,如圖 10所示,Cl-的存在可以促進(jìn)羅丹明B在催化劑上的吸附,故Ca2+、Mg2+影響更顯著.唐玉朝［28］等在研究TiO2光催化降解酸性紅B時(shí)發(fā)現(xiàn)Ca2+、Mg2+離子也出現(xiàn)類似作用.

圖11　不同陽(yáng)離子對(duì)羅丹明B降解的影響Fig.4　Effect of different cations on the degradation of rhodamine B

表1　不同重復(fù)次數(shù)下Ce/Bi2WO6（0.05%）降解羅丹明B的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 1　Parameters of the zero-order reaction kinetics of rhodamine B by Ce/Bi2WO6（0.05%） at different cycle times

2.2.7催化劑穩(wěn)定性研究 表 1為不同重復(fù)次數(shù)下Ce/Bi2WO6（0.05%）降解羅丹明B模擬零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的參數(shù)：反應(yīng)速率常數(shù)重復(fù)3次時(shí),并沒(méi)有減低,反而有所升高,說(shuō)明所合成的催化材料在長(zhǎng)時(shí)間使用下具有較高的穩(wěn)定性.

3　結(jié)論

3.1采用水熱合成法制備的Ce/Bi2WO6催化劑基本保持了純 Bi2WO6的球狀顆粒形貌,但 Ce/ Bi2WO6（0.05%）的比表面積提高近 10%.在模擬太陽(yáng)光照射120min后,染料羅丹明B的降解率可達(dá)99%以上,且在染料光催化降解時(shí),芳環(huán)結(jié)構(gòu)的破壞和脫乙基過(guò)程同時(shí)發(fā)生.

3.2Ce/Bi2WO6催化劑用量、羅丹明B的初始濃度、反應(yīng)溶液pH值、H2O2以及常見(jiàn)陰陽(yáng)離子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-）的加入等因素均會(huì)影響染料的降解效果.催化劑用量越高、羅丹明 B的初始濃度越低、反應(yīng)溶液 pH值越低、H2O2的濃度越高越有利于Ce/Bi2WO6對(duì)羅丹明 B的吸附和降解.而陰陽(yáng)離子的影響各不相同：NO3-、SO42-沒(méi)有太大的影響；Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-的加入均促使的染料的去除；HCO3-抑制了羅丹明B的吸附,但是卻促進(jìn)了光降解.

3.3催化劑的重復(fù)實(shí)驗(yàn)表明,Ce/Bi2WO6在使用較長(zhǎng)時(shí)間下仍保持較高的光催化活性,證明其具有較高的穩(wěn)定性.

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Investigation of rhodamine B photocatalytic degradation by Ce3+doped Bi2WO6.

WANG Chun-ying1,2,3*, ZHU Qing-jiang1, GU Chuan-tao1, SHI Hu-quan1, ZHANG Da-chao1, YU Chang-lin4（1.Jiangxi Key Laboratory of Mining Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China；2.Western Mining Co. Ltd., Xining 810001, China；3.Jiangxi Key Laboratory of Mining and Metallurgy Environmental Pollution Control,Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China；4.School of Metallurgy and Chemical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China）.

China Environmental Science, 2015,35（9）：2682～2689

Rare earth element Ce3+doped Bi2WO6was synthesized by hydrothermal method. The physicochemical properties of prepared materials were characterized by XRD, SEM, UV-vis DRS and N2adsorption-desorption. Rhodamine B was used to as the objective pollutant to investigate the photocatalytic activity of Ce/Bi2WO6. As a result, Ce/Bi2WO6（0.05%） has the optimum phtocatalytic activity to removal rhodamine B, which has good crystalinity, uniform shape and size, strong visible light-responsible property and the higher SBETvalue （ca. 10%） than pure Bi2WO6. Much more amount of catalyst, less concentration of Rhodamine B, lower pH value of the reaction solution and higher concentration of H2O2all benefit the adsorption and photodegradation of Rhodamine B by Ce/Bi2WO6. The common inorganic ions showed different effects on Rhodamine B degradation. There was no significantly effect of NO3-and SO42-； but the addition of Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-inhibited the removal of the dye. HCO3-reduced the adsorption of Rhodamine B but accelerated its photodegradation. In addition, after three recycling runs, Ce/Bi2WO6（0.05%） still kept high photocatalytic activities on the degradation of rhodamine B.

rare earth doped；Ce/Bi2WO6；rhodamine B；photocatalytic degradation

X703.5

A

1000-6923（2015）09-2682-08

2015-01-18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51408277,21263005）；江西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20142BAB213019）；江西理工大學(xué)礦業(yè)工程高水平學(xué)科經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（3304000008）；江西理工大學(xué)博士啟動(dòng)基金（3401222090）

*責(zé)任作者, 講師, beyond_life@163.com

王春英（1983-）,女,山東濟(jì)寧人,講師,博士,主要從事可見(jiàn)光響應(yīng)催化劑的研究及其在環(huán)境中的應(yīng)用.發(fā)表論文10余篇.