γ-Bi 2MoO 6微米球的制备及其光电催化性能 Preparation and Photocatalytic Electrocatalytic Properties of γ-Bi2MoO6

doi:10.12677/AMC.2013.12004

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Advances in Material Chemistry 材料化学前沿, 2013, 1, 13-16

http://dx.doi.org/10.12677/amc.2013.12004 Published Online October 2013 (http://www.hanspub.org/journal/amc.html)

Preparation and Photocatalytic Electrocatalytic

Properties of γ-Bi2MoO6

Huidong Xie1,2#, Wei Yang1, Zhiqi Wang1, Yahong Yao1, Yajuan Zhao1, Xiaochang Wang2

1School of Science, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an

2Key Laboratory of Northwest Water Resource, Environment and Ecology, MOE, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an

Email: #xiehuidong@tsinghua.org.cn

Received: May 18th, 2013; revised: Sep. 10th, 2013; accepted: Sep. 20th, 2013

unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract: γ-Bi2MoO6 was prepared by a mixed solvothermal method, using Bi(NO3)3·5H2O and (NH4)6Mo7O24·4H2O

as raw materials. X-ray powder diffraction (XRD), infrared spectra (IR), and scanning electron microscopy (SEM) were

used to characterize the as-prepared γ-Bi2MoO6. The as-prepared products showed a single phase and a microsphere

structure. The photodegradation test showed that γ-Bi2MoO6 had performance degradation of methyl orange. The cyclic

voltammetry demonstrated that γ-Bi2MoO6 accelerated the rate of electron transfer of K4Fe(CN)6/K3Fe(CN)6.

Keywords: Bismuth Molybdate; Preparation; Photocatalysis; Electrocatalytic

γ-Bi2MoO6微米球的制备及其光电催化性能*

谢会东 1,2#，杨薇1，王志奇 1，姚亚红 1，赵亚娟 1，王晓昌 2

1西安建筑科技大学，理学院，西安

2西安建筑科技大学，教育部西北水资源环境生态重点实验室，西安

Email: #xiehuidong@tsinghua.org.cn

收稿日期：2013 年5月18 日；修回日期：2013年9月10 日；录用日期：2013 年9月20 日

摘要：以Bi(NO3)3·5H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O等为原料，采用混合溶剂热法制备了 γ-Bi2MoO6。采用 X-射线

粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)等手段对制得的 γ-Bi2MoO6进行了分析表征。所得产物为单相

微米球状，光催化实验显示产物具有一定的降解甲基橙性能，循环伏安曲线显示产物能够促进K4Fe(CN)6/

K3Fe(CN)6电对之间的电子传递。

关键词：钼酸铋；制备；光催化；电催化

1. 引言

γ-Bi2MoO6是最简单的铋层状结构铁电化合物，

主要用在催化、气敏元件和氧离子导体方面，用作催

化剂时可用于催化氧化CO 为CO2

[1,2]，催化氧化丙烯

等碳氢化合物、选择性氧化和氨解氧化石蜡[3]和可见

光光解水等[4]。较多的文献报道具有可见光降解有机

染料的性能[5-7]。γ-Bi2MoO6制备方法主要有：固相合

成法[8]、水热法 [9-12]、微波水热法[2,13]、溶剂热法[14,15]、

燃烧法[16]、共沉淀法[17]、熔盐法 [18]和喷雾法[19]等。不

同的合成方法对于产物的形貌、结构乃至性能等有较

大影响，文献报道的形貌有片状[2,18]、带状[14]、空心

管状[20]、花状[15]、空心球状 [19,21]等。迄今为止，文献

对于混合溶剂热法制备的 γ-Bi2MoO6的光催化性能报

道较少，尚没有文献对于 γ-Bi2MoO6的电催化性能报

*资助信息：中国博士后基金特别资助项目，编号：2012T50801。

#通讯作者。

γ-Bi2MoO6微米球的制备及其光电催化性能

道。本文采用乙醇和乙二醇混合溶剂热法合成了

γ-Bi2MoO6，采用 X-射线粉末衍射、红外光谱和扫描

电镜等分析手段对制得的γ-Bi2MoO6进行了分析表

征。同时考察了 γ-Bi2MoO6催化剂对废水中有机染料

甲基橙的降解和电催化性能。

2. 实验

2.1. γ-Bi2MoO6的制备

所有化学试剂均为分析纯。将 1.2125 g (2.5 mmol)

Bi(NO3)3·5H2O和0.2206 g (0.179 mmol)

(NH4)6Mo7O24·4H2O加入到 10 mL乙二醇溶液中，超

声10 min，待其全部溶解后，加入 30 mL溶有 0.3 g

尿素的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，转入 50 mL 水热

反应釜中。将反应釜密封，置于烘箱中 160℃恒温反

应12 h。反应完毕后，待反应釜自然冷却至室温，取

出沉淀，依次用去离子水和乙醇离心洗涤直至清洗液

呈中性，然后置于烘箱中 60℃干燥 24 h，所得样品进

行分析表征和性能测试。

2.2. 性能测试和表征

产物的物相分析用型号为日本理学公司的

D/Max2550VB + /PC 的X射线衍射仪测定，测定条件

为Cu Kα靶，管电流50 mA，管电压 40 kV，扫描步

长0.02˚，测定范围 3˚~90˚。红外光谱分析采用日本岛

津IR Prestige-21 型傅立叶变换红外光谱仪。扫描电镜

(日本电子公司，型号：JEOL JSM-5800，加速电压 20

kV)。

光催化实验在自制的夹套式光反应器中进行，

500 W 氙灯光源(CEL-LAX 500，北京中教金源科技有

限公司)，取 10 mg/L的甲基橙和 0.1 g的产物，超声

10 min，避光搅拌 30 min，使溶液和催化剂达到吸附

平衡后，打开氙灯，每隔 30 min 取一次样，8000 rpm

离心分离，然后取上层清液，采用722 型分光光度计

在464 nm 波长下测定甲基橙的吸光度。

电化学性质分析采用上海辰华仪器公司电化学

工作站，型号：CHI660 ，常规三电极系统，以碳糊电

极或修饰碳糊电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比

电极，铂丝电极为辅助电极，利用循环伏安法研究电

对在修饰电极上的电化学行为，采用的氧化－还原电

对为 5 mmol·L−1 K4Fe(CN)6/K3Fe(CN)6，电解质溶液为

0.1 mol·L−1 KCl。

3. 结果与讨论

3.1. X 射线衍射

图1为混合溶剂法所制备的产物的 XRD 谱图。

从图中可以看出，XRD峰形尖锐，和 JCPDS 卡(No.

72-1524) 上正交钼铋矿相结构的γ-Bi2MoO6较一致。

产物中没有其它杂质峰的存在，表明在此条件下生成

了单相物质。此外，样品的峰形窄而强，说明其结晶

度很好。

Figure 1. XRD pattern of γ-Bi2MoO6

图1. γ-Bi2MoO6的X射线衍图

γ-Bi2MoO6微米球的制备及其光电催化性能

3.2. 红外光谱分析

红外光谱常用来表征产物的化学键结构。图 2显

示了混合溶剂热法所制备 γ-Bi2MoO6在波数为 400~

1500 cm−1范围的红外光谱。红外光谱 808 cm−1处的带

为共角的 MoO6八面体的 ν1(A)和ν3(F2)振动(Mo-O 伸

缩振动)，518 cm−1附近的带为Mo-O-Bi 振动模式。红

外光谱中1385 cm−l处的峰可能是起始物 3



的吸收

峰。在 459 cm−1附近处出现了吸收峰，是 Bi-O键的

伸缩振动吸收峰[22]。

3.3. SEM 形貌分析

图3是在所合成的 γ-Bi2MoO6粉体的SEM 照片。

从图中可以看出，在该条件下所制备的粉体结晶呈致

密球形，粒径变化范围较大，从数百纳米到 3微米。

3.4. 光催化活性

图4为γ-Bi2MoO6对甲基橙的吸光度和光照时间

的关系。如图所示，在没有加入γ-Bi2MoO6催化剂时，

甲基橙溶液在氙灯照射 2.5 h后，吸光度几乎没有什

么变化(<1%)。这表明在没有催化剂参与的情况下，

较长时间内甲基橙溶液在可见光照射下是比较稳定

的。从图中还可以看到，在添加γ-Bi2MoO6光催化剂

的催化体系中，随着光照时间的增加，甲基橙的吸光

度逐渐降低，经过 2.5 h的可见光照射后，甲基橙的

吸光度降低达到29.5%。

3.5. 电催化性能

图5为γ-Bi2MoO6修饰电极和裸电极对 K4Fe(CN)6/

1400 12001000800600400

459

418

1385

808

518

670

Transmittance/%

Wavemumber/cm-1

Figure 2. Infrared spectra of γ-Bi2MoO6

图2. γ-Bi2MoO6的红外光谱图

(a)

(b)

Figure 3. SEM images of γ-Bi2MoO6, scale: (a) 10 μm, (b) 5 μm

图3. γ-Bi2MoO6的SEM 照片，标尺: (a) 10 μm，(b) 5 μm

0.00.51.01.52.02.5

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

Time/h

no Bi2MoO6

Bi2MoO 6

Figure 4. Maximum absorbance vs time of photodegradation

methyl orange using γ-Bi2MoO6

图4. γ-Bi2MoO6光降解甲基橙溶液最大吸光度与时间的关系

γ-Bi2MoO6微米球的制备及其光电催化性能

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0-0.2-0.4-0.6

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

100

120

140

Epc

Epa

Current/A

Potential/V

裸电极

修饰电极

Figure 5. Cyclic voltammograms of the bare electrode and

图5. γ-Bi2伏安曲线

3Fe(CN)6响应的循环伏安关系。如图所示，裸电

2 6

6 36

4. 结论

1) 采用混合溶剂热法制备了γ-Bi2MoO6。所得

物为

Bi2MoO6是一种良好的电极修饰材料，氧化

还原 2 6

46 36

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a novel Bi MoO6

rosol-spraying

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of he-

成及

det

γ-Bi2MoO6 modiﬁed electrode

MoO6修饰电极和裸电极的循环

K极sta

电流信号弱，且不可逆，在电位为0.573 V处有一个

氧化峰，对应的峰电流值分别为55.3 μA；在−0.22 V

处有一个还原峰，对应的峰电流值为49.9 μA。对比

两曲线图可以发现 γ-Bi MoO修饰电极不仅具有较高

的峰电流值(氧化峰电流Ipa = 130 μA，还原峰电流 Ipc

= 134.9 μA)，峰电位差变少(ΔEp = 0.377 V，Epa =

0.388 V，Epc = 0.011 V)，说明修饰电极可逆性较好，

γ-Bi2MoO6是一种良好的电极修饰材料，具有较强的

促进 K4Fe(CN)/KFe(CN) 电对电子传递的作用。

产syn

单相实心微米球状结构，在可见光照射下显示一

定的可见光催化活性， 2.5 h 对甲基橙的降解率为

29.5%。

2) γ-

峰电流大大增强，峰电位差减小，说明γ-Bi MoO

具有较强的促进KFe(CN)/K Fe(CN) 电对电子传递

的作用。

民. 可见光响应的 . 天

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