钨酸钙具有高的稳定性、无毒、电荷转移和分离效率高等有点，在废水监测和环境净化领域具有潜在的应用。但是，由于采用硝酸钙和钨酸为原材料制备钨酸钙，容易形成氧化钩的杂质，需要在更高温度将钙氧化物和氧化鹄反应才能获得钨酸钙。因此，需要改进制备方法，以期在更低温度下获得高纯的钨酸钙。本文以硝酸钙、钨酸、柠檬酸、丙烯酰胺为原材料制备了钨酸钙光催化剂，并研究了该光催化剂的晶体结构、光学性质和光催化活性。
一、实验
1.1 钨酸钙半导体光催化剂的合成
称取适量的可溶性硝酸钙、钨酸、柠檬酸、丙烯酰胺，其中柠檬酸和丙烯酰胺分别用作络合剂和交联剂。将称量好的上述试剂按顺序依次溶解在80mL去离子水中，每加一种试剂前都需要检查上一种试剂是否完全溶解。柠檬酸与金属离子的摩尔比为1.2：1，丙烯酰胺与金属离子的摩尔比为5：1。当所有试剂溶解后，升温至80°C，约4h后获得黑色凝胶体。将凝胶体进行干燥、研磨并在700°C进行烧结，获得钨酸钙半导体光催化剂。
1.2 钨酸钙半导体光催化剂的表征
采用X射线粉末衍射仪表征钨酸钙半导体光催化剂的晶相结构，采用紫外可见分光光度计表征钨酸钙半导体光催化剂的光学性质和能带值，釆用分光光度计表征钨酸钙半导体光催化剂的光催化活性。
二、结果与讨论
钨酸钙半导体光催化剂的晶体结构可通过XRD图进行观察，图1给出了它的XRD图谱。
由图可知，所有衍射峰均为钨酸钙的峰，与标准JCPDS卡片号为22-1086的峰值完全对应。通过谢乐公式(1)，计算钨酸钙半导体光催化剂的晶粒尺寸约为37nm。
这里，D、k、λ、β、β0和θ分别代表晶粒尺寸、形状因子，取0.9、入射线波长，钨酸钙半高宽，标准样品半高宽和衍射角。研究结果表明，采用传统的溶胶凝胶法可合成钨酸钙半导体光催化剂。
图2是钨酸钙半导体光催化剂的紫外可见吸收光谱图，波长测试范围为200-850nm.
由图可知，在200-600nm波长范围内，钨酸钙半导体光催化剂具有强的紫外可见光吸收能力。利用Tauc公式(2)，计算出钨酸钙半导体光催化剂的能带值约为2.23eV。
这里F(R)、h、n、A和n分别是吸光度、普朗克常数、频率、常数和n=l/2。
半导体光催化在光催化过程中，可通过对其进行光降解研究，测量染料废水的浓度，进而达到监测废水的目的。
图3是钨酸钙光催化剂的光催化降解活性图，染料为酸性品红，染料的浓度为0.5g/L，钨酸钙含量为0.5g/L。当无钨酸钙时，经4h模拟太阳光降解酸性品红，酸性品红几乎不降解，表明酸性品红非常稳定。当使用钨酸钙作为催化剂时，在模拟太阳光照4h后，光催化降解率约为91%o可见，钨酸钙在环境净化领域具有潜在的应用。
三、结论
采用传统的溶胶凝胶法制备了钨酸钙半导体光催化剂，其晶粒尺寸约为37nm。紫外可见吸收光谱分析表明，钨酸钙半导体光催化剂具有较强的紫外可见吸收能力，能带值约为2.23eV。将其用于降解酸性品红染料，在模拟太阳光照4h后，降解率达到91%。可见，钨酸钙半导体光催化剂在废水监测和环境净化技术领域具有潜在的应用。( >
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