Bi2Sn2O7的不同水熱法制備及其可見光光催化除As(III)性能分析

莊建東　田勤奮　劉　平(福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福州35000；福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院，能源與環(huán)境光催化國家重點實驗室，福州35000)

Bi2Sn2O7的不同水熱法制備及其可見光光催化除As(III)性能分析

莊建東1,*田勤奮1劉平2
(1福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福州350002；2福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院，能源與環(huán)境光催化國家重點實驗室，福州350002)

利用微波和普通水熱法合成出了具有可見光響應(yīng)的Bi2Sn2O7納米光催化劑，并用X射線衍射(XRD)、氮氣吸脫附、紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、電子順磁共振譜(ESR)、X射線光電子能譜(XPS)等技術(shù)對樣品的晶相、比表面積、光吸收性能、形貌、光催化活性物種等結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進行了系統(tǒng)表征，比較微波水熱Bi2Sn2O7(MH-BSO)與普通水熱Bi2Sn2O7(TH-BSO)形貌和微結(jié)構(gòu)，并考察兩者在可見光光照下光催化氧化As(III)的性能差別。實驗結(jié)果表明，MH-BSO具有更細小的粒徑和更大的比表面積，而在可見光照射下，MH-BSO樣品比TH-BSO樣品具有更好的As(III)的光催化氧化能力(可達98.7%)。此外，對Bi2Sn2O7納米光催化劑氧化去除As(III)的光催化機理進行初步探索，結(jié)果表明超氧自由基(O－2?)和空穴(hV＋B)是主要起作用的中間反應(yīng)活性物種。

錫酸鉍；微波水熱法；普通水熱法；可見光催化；As(III)氧化

doi:10.3866/PKU.WHXB201511304

1　引言

含砷化合物是一種對人類健康和地球環(huán)境危害十分嚴(yán)重而又普遍存在的水中污染物，多見于天然水體和工業(yè)廢水中1,2。據(jù)聯(lián)合國兒童基金會(UNICEF)的調(diào)查顯示，2013年在我國華北的大部分省份仍有11萬人口受高濃度含砷水的影響。水中的砷化物多以AsO－2(As(III))和AsO34－(As(V))的形式存在，其中As(III)毒性是As(V)的100倍，且比As(V)更難利用目前常用的共沉淀法去除3－5。因此，關(guān)于As(III)高效氧化成As(V)并進一步實現(xiàn)吸附去除的研究日益受到重視6,7?，F(xiàn)已報道的氧化As(III)的方法有MnO2氧化法8、UV/Fe3+氧化法9、H2O2氧化法10、O2/O3氧化法11和光催化氧化法12－16等。其中，光催化氧化技術(shù)作為一種新興的環(huán)境治理技術(shù)，因其反應(yīng)條件溫和，無二次污染以及利用天然的太陽光驅(qū)動反應(yīng)的特點，在氧化As(III)污染物方面發(fā)揮著重要作用。在此方向做的較早、較典型的有Rajeshwar17、Frimmel12和Choi18小組，主要以TiO2為典型光催化劑考察TiO2對As(III)的氧化能力和相關(guān)反應(yīng)機理。相關(guān)研究結(jié)果表明，光催化劑可通過產(chǎn)生光生空穴(h+)直接氧化高毒性的As(III)成低毒的As(V)，也可通過產(chǎn)生光生電子(e?)并與H2O、O2反應(yīng)生成具有強氧化性的過氧化氫(H2O2)、羥基自由基(?OH)或超氧自由基(O2－?)等強氧化性物種而起氧化作用。這些研究結(jié)果無疑從原理上證明了光催化氧化技術(shù)在水中砷化物治理中的可行性。然而，TiO2的量子效率低且可見光利用率低等問題制約了其在光催化除砷技術(shù)中的實際應(yīng)用，開發(fā)具有可見光響應(yīng)能力的，且對As(III)具有高效氧化能力的新型光催化劑顯得尤為重要。

作為一種典型的面心立方燒綠石(pyrochlore)結(jié)構(gòu)化合物，Bi2Sn2O7材料在熱催化劑和氣體傳感器等領(lǐng)域都已有所應(yīng)用19,20。Bi2Sn2O7晶胞中的SnO6八面體結(jié)構(gòu)分別由一個Sn原子與六個O原子配位組成，SnO6八面體通過共頂點鏈接起來21。這種共頂點空間結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的傳輸和分離，能夠提升載流子的分離效率，使得Bi2Sn2O7有望作為一種優(yōu)良的光催化劑在光解水和環(huán)境光催化領(lǐng)域得到應(yīng)用。另一方面，眾所周知，納米材料的顆粒尺度和形貌結(jié)構(gòu)對其物理化學(xué)性能有顯著影響。由于傳統(tǒng)水熱法制備時間長，容易形成多次成核而影響粒子尺寸的均勻性。近年來，微波水熱技術(shù)(MH)由于其快速高效、能耗低、無污染和易控制等優(yōu)點越來越受到人們的關(guān)注22。微波水熱技術(shù)可實現(xiàn)分子水平的加熱和振動，具有快速升溫和加熱均勻等優(yōu)勢，能極大降低溫度梯度的影響，使沉淀相快速均勻成核，可以得到形狀和尺寸較為均勻的納米晶。

在本課題組前期的研究中發(fā)現(xiàn)23，利用普通水熱法(TH)制備的Bi2Sn2O7具有較好的可見光催化活性，能夠有效地將As(III)光氧化成As(V)。在此基礎(chǔ)上，本文將分別采用TH和MH來制備Bi2Sn2O7納米晶體(BSO)，探討制備條件對納米材料晶相、形貌和空間結(jié)構(gòu)的具體影響，進一步考察兩種樣品在光催化氧化As(III)過程中的性能差異和影響因素，并對Bi2Sn2O7光催化氧化As(III)的機理進行了探討。

2　實驗部分

2.1試劑和儀器

五水硝酸鉍(Bi(NO3)3?5H2O)、四水錫酸鉀(K2SnO3?4H2O)和氫氧化鉀(KOH)(國藥集團化學(xué)試劑有限公司，分析純)；三價砷溶液(中國重金屬研究院)；去離子水(自制)。

美國CEM全自動微波合成系統(tǒng)(Explorer48)；德國Bruker公司的D8 Advance型X射線粉末衍射(XRD)儀；日本JEOL公司JSM6700F型場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和JEM2010型透射電鏡(TEM，HRTEM)；美國Varian公司的Cary500型紫外-可見漫反射儀(UV-Vis DRS)；美國Thermo-Fisher公司ESCALAB 250型X射線光電子能譜(XPS)儀；美國麥克公司ASAP2020型比表面及孔隙度分析儀；德國Bruker公司的Model A300型電子順磁共振譜(ESR)儀；北京普析儀器通用有限公司PF6型原子熒光分光光度計(AFS)。

2.2催化劑制備

2.2.1普通水熱法

準(zhǔn)確稱取0.01 mol的K2SnO3?4H2O和Bi(NO3)3?5H2O，把稱好的樣品放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中(有效容積100 mL)，加入70 mL蒸餾水，攪拌0.5 h，用2 mol?L－1KOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH值分別為12。繼續(xù)攪拌1 h后，將反應(yīng)釜密封并放入烘箱，分別在180和200°C條件下恒溫反應(yīng)24 h，自然冷卻至室溫，離心、水洗、離心3－5遍，60°C烘干，得到黃色粉末狀Bi2Sn2O7催化劑，分別標(biāo)記為TH-BSO-180和TH-BSO-200。

2.2.2微波水熱法

按上述計量稱取各反應(yīng)物加入到70 mL去離子水中，攪拌0.5 h，然后用2 mol?L－1的KOH調(diào)節(jié)溶液的pH值為12，繼續(xù)攪拌1 h后，將得到的前驅(qū)體溶液倒入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)器中，使得溶液的填充度為70%。將反應(yīng)器密封后放入微波反應(yīng)器內(nèi)，在180°C恒溫1 h后自然冷卻至室溫，離心、水洗、離心3－5遍，60°C烘干，得到黃色粉末狀Bi2Sn2O7，標(biāo)記為MH-BSO。

2.3光催化除砷性能評價

可見光催化反應(yīng)在自制的間歇式反應(yīng)裝置中進行，反應(yīng)光源為置于雙層玻璃夾套(通冷凝水)中的300 W鹵鎢燈，使用組合濾光片以保證入射光為可見光(420 nm<λ<800 nm)。在玻璃反應(yīng)瓶中加入80 mL的NaAsO2溶液(2.0 mg?L－1)，持續(xù)攪拌下加入80 mg的Bi2Sn2O7，待暗吸附平衡1 h后開啟可見光光源進行光催化反應(yīng)。每隔一定時間取2 mL反應(yīng)液，經(jīng)離心分離后，適量稀釋，用PF6非散射原子熒光分光光度檢測As(III)濃度。

3　結(jié)果與討論

3.1XRD結(jié)果分析

圖1給出了兩種不同水熱法所制得樣品THBSO和MH-BSO的XRD譜圖。從圖中可以看出，在180°C，pH值為12的條件下，利用普通水熱法制得的TH-BSO-180樣品已具備較好的晶相結(jié)構(gòu)，其在28.7°、33.3°、47.8°和56.8°處的主要特征峰可分別對應(yīng)于純相Bi2Sn2O7的(222)、(400)、(440)和(622)特征峰(JCPDS No.88-0496)。但仍然可以在2θ=26.5°處發(fā)現(xiàn)一個歸屬于SnO2的小峰，表明在該條件下反應(yīng)24 h后，仍有部分原料難以反應(yīng)完全。而進一步提升水熱溫度至200°C后，方可得到單一立方晶相的Bi2Sn2O7納米晶。同時，隨著溫度的提高，樣品的衍射峰強度得到較大增強，不純相消失。同時從XRD譜圖中可以看出，利用微波水熱法能夠在較低溫度(180°C)和較短時間(1 h)得到純相Bi2Sn2O7納米晶，制備效率大大提高。選擇樣品衍射譜中的(222)晶面，利用Scherrer公式由衍射峰半峰寬可以求得TH-BSO-200和MH-BSO兩樣品的平均晶粒大小分別為15.4和11.2 nm，說明制備得到的MH-BSO樣品的結(jié)晶度略差于THBSO-200樣品。

圖1　利用不同水熱方法制得的BSO的XRD譜Fig.1　XRD patterns of the Bi2Sn2O7samples prepared via different preparation methods

3.2TEM結(jié)果分析

催化劑的顆粒尺寸及其分布、催化劑顆粒表面特征是影響其性能的重要因素，它會直接影響催化劑的光催化活性。為了進一步探明樣品的晶粒尺寸，我們對兩種方法合成的TH-BSO-200和MH-BSO樣品進行透射電鏡(TEM)分析，結(jié)果見圖2。從圖2(A,B)中的低倍TEM照片中可以看出，利用兩種水熱方法制備出的BSO納米顆粒在晶粒的尺寸上存在著明顯區(qū)別，其中TH-BSO-200樣品由許多圓形或橢圓形的納米顆粒堆積而成，這些納米顆粒平均粒徑大約在10－15 nm之間，而微波水熱法制備的MH-BSO樣品相比之下顆粒較小。而在HRTEM照片(圖2(C,D))下也可發(fā)現(xiàn)，兩圖中納米晶體衍射條紋清晰可見，晶面間距經(jīng)仔細測量約為0.31 nm，可對應(yīng)于立方相Bi2Sn2O7的(222)晶面，證實了所得樣品為期望的Bi2Sn2O7晶體。而從SEAD衍射花樣照片(圖2(E,F))中也可以看到樣品的多晶衍射環(huán)，其中TH-BSO-200樣品的衍射環(huán)較為銳利，說明其晶粒具有較好的結(jié)晶度，結(jié)晶度要高于MH-BSO納米晶，上述透射電鏡表征結(jié)果與XRD結(jié)果相符。同時還利用EDX能譜對樣品進行分析(結(jié)果未顯示)，共檢測出Bi、Sn、O、Cu和C五種元素，其中Cu和C來自樣品臺的基底，進一步佐證了所合成的樣品為Bi2Sn2O7晶體。

3.3比表面積和孔徑分布結(jié)果分析

由于納米顆粒的堆積作用，在納米粉體樣品中會出現(xiàn)堆積孔道結(jié)構(gòu)，這些孔道結(jié)構(gòu)(孔徑和比表面積)又與納米顆粒的尺寸密切相關(guān)。利用物理吸附儀對兩種水熱合成的BSO納米顆粒進行氮氣吸附-脫附BET比表面積和BJH孔徑分布測試，結(jié)果見圖3。從圖3中可以看出，兩個樣品的吸脫附等溫線都屬于V型H3滯后環(huán)，表明樣品中的孔道主要為納米粒子堆積形成的狹縫孔，而且N2與樣品顆粒間的作用力較弱。通過BET比表面積分析發(fā)現(xiàn)，利用微波水熱法得到的MH-BSO的SBET為74.18 m2?g－1，比普通水熱法得到的TH-BSO-200樣品的比表面積(57.88 m2?g－1)增大了28%。而通過BJH方法對樣品的孔徑分布進行計算后發(fā)現(xiàn)，THBSO-200樣品中的堆積孔的孔徑約為9.7 nm，要遠大于MH-BSO樣品的孔徑尺寸(1.6－3.8 nm)，這一結(jié)果從側(cè)面證實了MH-BSO樣品的納米晶尺寸更加細小，致使堆積更加細密，孔徑減小。從以上結(jié)果可以確定，微波水熱法有利于BSO納米晶體的均相成核和生長，因此產(chǎn)物MH-BSO具有更小的晶粒尺寸和更好的分散性，比表面積增大．由于比表面積是決定催化劑反應(yīng)活性位和反應(yīng)基質(zhì)吸附量的重要因素，因此較大的比表面積有利于光催化反應(yīng)的進行。

圖2　利用不同水熱方法制得Bi2Sn2O7(BSO)的TEM(A,B),HRTEM(C,D)和選區(qū)電子衍射(E,F)照片F(xiàn)ig.2　TEM(A,B),high-resolution TEM(HRTEM)(C,D)and selected area electron diffraction(SAED)(E,F) images of the Bi2Sn2O7(BSO)samples prepared via different hydrothermal methods

圖3　利用不同水熱方法制得BSO樣品的N2吸脫附曲線圖和相應(yīng)的BJH孔徑分布圖(插圖)Fig.3　N2-sorption isotherms and corresponding pore size distribution curves(inset)of the BSO samples prepared via different hydrothermal methods

3.4光吸收性能結(jié)果分析

Bi2Sn2O7納米顆粒是一種窄帶隙的半導(dǎo)體材料，合成方法的差異有可能會影響其光吸收特性。兩種樣品相應(yīng)的UV-Vis漫反射譜圖如圖4所示，可以看出，TH-BSO-200和MH-BSO樣品在吸收帶邊分別為~430和~427 nm，可估算出其相應(yīng)帶隙寬度分別為2.88和2.90 eV，說明兩種樣品帶隙差異不大，且均可響應(yīng)420 nm以上的可見光。同時，MH-BSO樣品的吸收帶邊較TH-BSO-200樣品出現(xiàn)了一定的藍移，從量子尺寸效應(yīng)變化來看，MH-BSO樣品中的Bi2Sn2O7納米晶粒的粒徑比THBSO-200中的要小，與前面的XRD和TEM表征分析結(jié)果相吻合。

圖4　利用不同水熱方法制得BSO樣品的紫外-可見漫反射光譜Fig.4　UV-Vis diffuse reflection spectra of the BSO samples prepared via different hydrothermal methods

3.5光催化氧化除砷活性分析

表1總結(jié)了兩種水熱方法制備的Bi2Sn2O7納米顆粒的相關(guān)表征數(shù)據(jù)。為進一步研究樣品形貌結(jié)構(gòu)對其光催化活性的影響，我們對兩種樣品的光催化氧化除砷活性進行評價。圖5為不同水熱法制備的BSO樣品對含As溶液的光催化的活性圖。從圖5A中可以看出，在可見光光照下含砷溶液中的As(III)濃度并未發(fā)生明顯變化，表明As(III)在能夠在通常環(huán)境條件下較穩(wěn)定存在。加入Bi2Sn2O7催化劑后，在無光照條件下催化劑對As(III)表現(xiàn)出一定的吸附能力，其中MH-BSO較TH-BSO-200吸附能力更佳，這主要是由于前者具有更大的比表面積。在可見光照射(λ>420 nm)下，兩種樣品對水溶液中的As(III)都表現(xiàn)出極佳的光催化活性。其中，普通水熱法合成的TH-BSO-200樣品對As(III)氧化率在40 min的光催化反應(yīng)后即可達到94.5%，而微波水熱法合成的MH-BSO樣品對As(III)氧化率則高達97.8%。圖5B進一步反映了溶液中總砷的含量變化。顯然，Bi2Sn2O7樣品對As(V)具有較好的吸附能力，而由于MH-BSO具有顆粒小、比表面積大的特點，其對As(V)的吸附能力可達到78.7%，遠高于TH-BSO-200樣品的52.6%。這一結(jié)果也表明通過改變實驗條件，制備具有大比表面積的Bi2Sn2O7光催化劑在除砷應(yīng)用中是非常有必要的。

表1　普通水熱法和微波水熱法制備的Bi2Sn2O7納米顆粒的相關(guān)數(shù)據(jù)Table 1　Data of the BSO samples prepared by traditional hydrothermal and microwaves hydrothermal methods

圖5　不同實驗條件下含砷溶液中As(III)的濃度變化圖(A)和在可見光下總As濃度變化圖(B)Fig.5　Temporal changes in the concentrations ofAs(III) under different experimental conditions(A)and As(total)under visible light illumination(B)

3.6光催化氧化除砷機理分析

為了進一步證明在可見光照射下Bi2Sn2O7確實能夠?qū)s(III)氧化成As(V)，而不是還原成As(0)。我們也將光催化反應(yīng)后的Bi2Sn2O7樣品進行回收，并利用XPS分析其表面吸附的As物種的價態(tài)，結(jié)果如圖6所示。從圖中可以看出，光催化反應(yīng)前后兩個樣品的XPS譜圖中都可以明顯看到兩個As 3d的特征峰，分別對應(yīng)于44.6 eV處的As(III)峰和45.6 eV處的As(V)峰24。暗吸附后，如圖6(A)所示，催化劑表面吸附的As物種主要以As(III)形式存在，而同時也含有微弱的As(V)峰，這可能是由于測試制樣過程中見光而引起的部分氧化。而在光催化反應(yīng)之后，催化劑表面吸附的兩種As物種的XPS信號強度發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變(圖6(B))，說明在可見光照射下，Bi2Sn2O7可將As(III)光催化氧化為As (V)。此外，從As(III)和As(V)光電子能譜峰的峰面積大小可以得知，光催化反應(yīng)后催化劑表面能吸附較多的As(V)，也證實了Bi2Sn2O7催化劑對水溶液中的As(V)具有較好的吸附能力。

圖6　光催化反應(yīng)前(A)和后(B)BSO光催化劑表面吸附的As物種的As 3d XPS譜圖Fig.6　As 3d XPS spectra ofAs species adsorbed on BSO photocatalyst before(A)and after(B) photocatalytic reaction

此外，實驗還進一步以二甲基吡啶(DMPO)為捕獲劑，利用原位電子順磁共振(ESR)儀對光催化過程中的活性氧物種進行分析。從ESR(圖7)可以看出，Bi2Sn2O7-DMPO-CH3OH體系在420 nm以上可見光照射3 min后，有一組六重譜峰出現(xiàn)，可歸屬于Bi2Sn2O7-DMPO-O2－?加合物的ESR波譜的特征信號峰25。而Bi2Sn2O7-DMPO-H2O體系在可見光照射3 min后，無明顯的信號峰產(chǎn)生，表明體系中無?OH自由基存在。這主要是由于Bi2Sn2O7的價帶位置處于約2.22 V(vs標(biāo)準(zhǔn)氫電池(NHE),pH=7)，要低于?OH/H2O的反應(yīng)電勢(E0=2.38 V(vs NHE), pH=7)，因此在反應(yīng)過程中價帶上的光生空穴無法氧化表面羥基產(chǎn)生?OH自由基。而為了進一步跟蹤光生空穴(h+)的后續(xù)反應(yīng)，我們往體系中加入草酸銨(空穴湮滅劑)來考察空穴(h+)在As(III)氧化過程中的作用。實驗結(jié)果表明，在體系中加入0.1g草酸銨后，Bi2Sn2O7光催化劑對As(III)的氧化速率明顯降低。結(jié)合先前的ESR實驗結(jié)果，可以說明在可見光光催化反應(yīng)條件下，Bi2Sn2O7光催化氧化As(III)主要涉及O2－?自由基的產(chǎn)生和反應(yīng)以及空穴(h+)直接氧化。

圖7　可見光照條件下BSO樣品在水和甲醇體系中生成DMPO-O2－?和DMPO-?OH的ESR譜Fig.7　ESR spectra of DMPO-O2－?and DMPO-?OH in BSO methanol and water dispersion

圖8　Bi2Sn2O7樣品可見光催化氧化As(III)的機理圖Fig.8　Proposed mechanism for the visible light photocatalytic oxidation ofAs(III)on Bi2Sn2O7sample CB:conduction band;VB:valence band

根據(jù)前面的實驗結(jié)果分析，可將Bi2Sn2O7可見光光催化氧化As(III)的可能反應(yīng)機理歸納如下，如圖8所示：(1)在可見光(hv>EBG)激發(fā)下，Bi2Sn2O7價帶上的電子躍遷到導(dǎo)帶上，產(chǎn)生了的光生電子(eCB－)和空穴(hVB＋)。(2)由于Bi2Sn2O7的導(dǎo)帶比E(O2/O2－?)(－0.33 V vs NHE)更負，故光生電子(eCB－)可轉(zhuǎn)移到催化劑表面與吸附的O2反應(yīng)生成超氧自由基(O2－?);而其價帶位置要低于E(?OH/H2O)(2.38 V vs NHE)，光生空穴(hVB＋)不足以氧化表面羥基(―OH)，故無法產(chǎn)生?OH自由基。(3)根據(jù)上述表征結(jié)構(gòu)，可以認(rèn)為在Bi2Sn2O7光催化氧化As(III)過程中，體系中的主要活性物種為超氧自由基(O2－?)和空穴(hVB＋)，其中超氧自由基(O2－?)起主要作用。

4　結(jié)論

綜上，不同合成方法對催化劑的活性具有影響顯著。采用微波水熱技術(shù)制備的Bi2Sn2O7樣品顯示出了較高的光催化活性，這與微波水熱獨特的加熱方式有關(guān)。在微波電磁場下，反應(yīng)物分子劇烈運動和磨擦，使溶液在短時間內(nèi)被均勻加熱，消除了溫度梯度的影響，從而有利于獲得顆粒度更小，比表面積較高的Bi2Sn2O7納米粉體。而光催化活性結(jié)果進一步表明，MH-BSO納米晶對As(III)具有更好的光催化氧化能力，對As(III)的去除能力達到98.6%，要明顯高于TH-BSO樣品。此外，還對MH-BSO可見光光催化氧化As(III)的機理進行探索，分析結(jié)果表明，在Bi2Sn2O7納米晶光催化氧化As(III)的反應(yīng)過程中，超氧自由基(O2－?)和空穴(hVB＋)是主要起作用的中間反應(yīng)活性物種。

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Bi2Sn2O7Visible-Light Photocatalysts:Different Hydrothermal Preparation Methods and Their Photocatalytic Performance for As(III)Removal

ZHUANG Jian-Dong1,*TIAN Qin-Fen1LIU Ping2
(1College of Materials Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,P.R.China;2State Key Laboratory of Photocatalysis on Energy and Environment,College of Chemistry,Fuzhou University,Fuzhou 350002,P.R.China)

Bi2Sn2O7,synthesized through different hydrothermal routes(the microwave hydrothermal method (MH-BSO)and the traditional hydrothermal method(TH-BSO)),was used for photocatalytic removal of arsenic from aqueous solution.The as-synthesized Bi2Sn2O7products were characterized by X-ray diffraction(XRD), N2sorption-desorption,UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy(UV-Vis DRS),transmission electron microscopy (TEM),electron spin resonance(ESR),X-ray photoelectron spectra(XPS),and electrochemistry technology. Under visible light irradiation,the MH-BSO sample exhibited a higher photocatalytic activity(up to 98.7%)than that of the TH-BSO sample during the oxidization of arsenite(AsO3)3－.The active species,O－2?and hVB+,were identified as the primary active species responsible for As(III)oxidation.In addition,a possible mechanism for the photo-oxidation ofAs(III)over Bi2Sn2O7is proposed.

Bi2Sn2O7;Microwave hydrothermal method;Traditional hydrothermal method;Visible-light photocatalysis;As(III)oxidation

October 6,2015;Revised:November 26,2015;Published on Web:November 30,2015.

O643

*Corresponding author.Email:jdzhuang113@163.com;Tel:+86-591-83715175.

The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(21303244)and Outstanding Youth Fund of FujianAgriculture and Forestry University,China(XJQ201419).

國家自然科學(xué)基金(21303244)和福建農(nóng)林大學(xué)杰出青年基金(XJQ201419)資助項目

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