摘要
Bi2WO6作为半导体光催化氧化技术中具有较高潜力的光催化剂而得到广泛研究。其优点在于禁带宽度较窄，激发能较低，拥有片层状结构，光催化氧化活性较强。但其存在光催化氧化过程中电子复合率较高，且对光的响应范围较小的缺点，仅在小于450nm范围对光产生吸收。为提高Bi2WO6的光催化活性，在合成过程中分别以葡萄糖制备的微球型碳材料和壳聚糖制备的多介孔型碳材料为载体负载Bi2WO6晶体，同时加入表面活性剂抑制Bi2WO6晶体的晶型，使生长在碳材料表面的Bi2WO6晶体粒径较小且大小均匀，最终制备出以微球型碳材料为载体的C1/Bi2WO6和以多介孔型碳材料为载体的C2/Bi2WO6，两者均具有较强的光催化活性。同时通过简单的改变合成条件制备出碳材料负载Bi2WO6与Bi2O3的异质结结构，其同样有着较强的光催化活性。通过改变合成过程中碳材料的加入量，分别测试两种复合材料对染料罗丹明B溶液的光催化降解率，结果表明当碳材料的加入量为0.06g时，两种复合材料的降解性能均为最佳，Bi2WO6与Bi2O3的异质结结构同样在碳材料加入量为0.06g时表现出最佳性能。C1/Bi2WO6和C2/Bi2WO6在40min时对罗丹明B的降解率分别达到93%和72%。性能最佳所有复合材料的X射线衍射谱图中所有峰均符合正交晶系Bi2WO6（JCPDS39-0256）标准卡片和Bi2O3（JCPDS76-2478）；扫描电镜图证明复合材料符合预想的微球型和多介孔型结构；紫外可见漫反射光谱证明C1/Bi2WO6对光的吸收强度相较于C2/Bi2WO6和纯Bi2WO6有所增加，经计算C@Bi2WO6/Bi2O3的带隙为2.45eV，相比于纯Bi2WO6的2.8eV有所减少，说明有效的形成了异质结结构；两种复合材料的比表面积较纯Bi2WO6均有较大增加。 光合细菌常用于对偶氮染料的降解，故选取红螺菌属光合细菌进行培养，通过生长曲线可知0-12h为光合细菌的适应期、12-48h为光合细菌的生长期、48-132h为光合细菌的稳定期、132h以后为光合细菌的衰亡期。为探究光合细菌的活性的影响条件，选取处于生长期的光合细菌降解甲基橙溶液，改变外加碳源浓度，当葡萄糖的加入量为800mg/L时光合细菌显示出最佳活性，证明充足的外加碳源有利于提高光合细菌的活性；改变降解体系的pH值，得出pH值为8时光合细菌活性最佳；对反应体系进行光照和黑暗处理，得出两种条件下光合细菌对甲基橙的降解率相差不大。 以最佳性能的C/Bi2WO6和光合细菌采用海藻酸钠固定化的方法，分别制得了光催化剂固定化材料CB@CA、光合细菌固定化材料R@CA、光催化剂-光合细菌固定化材料CB/R@CA，通过对甲基橙模拟废水8h降解率和96hCOD去除率试验，得出CB/R@CA的8h降解率和96hCOD去除率分别为91%和85.6%。改变CB/R@CA的光催化剂加入量，得出当光催化剂与海藻酸钠的比例为1、2时复合材料的性能最佳；改变CB/R@CA的光合细菌加入量，随着光合细菌加入量与海藻酸钠比例的增大，降解率和COD去除率随之增强，但当比例为4时出现光合细菌脱附的现象，使COD去除率降低，故比例为3时性能最佳；改变初始pH值，得出当pH值为6、7、8时的降解率均较高，pH为8时的COD去除率最高，故pH=8时性能最佳。对外加碳源、光催化剂加入量、光合细菌加入量、初始pH值均处于最佳条件下的CB/R@CA进行3次循环降解试验得出其3次对甲基橙模拟废水的降解率均为95%以上；3次COD去除率试验证明其对甲基橙模拟废水的COD去除率较高，但第三次出现载体机械降低导致光催化剂和光合细菌脱附的现象，导致COD去除率有一定程度的降低，综上所述CB/R@CA具有较强的循环降解稳定性。
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