罗丹明B的ZnO膜光催化降解
罗丹明B的光催化降解
V o l.21高等学校化学学报N o.6 2000年6月 CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ER S IT IES 958～960 [研究简报]掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子光催化剂罗丹明B的光催化降解王艳芹 张 莉3 程虎民 马季铭(北京大学化学与分子工程学院,北京100871)关键词 T i O2复合纳米粒子;光催化降解;罗丹明B中图分类号 O641 文献标识码 A 文章编号 025120790(2000)0620958203在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中,催化剂的导带电子(或被俘获到半导体表面的电子)还原电解质溶液中的O2分子(受主)是反应的决速步骤,O2分子接受电子后形成的超氧自由基O-2或羟基自由基HO·具有很强的氧化能力,能将污染物氧化降解[1～3].光生电子和空穴除电荷分离外,还可发生复合.因此,抑制光生电子2空穴对的复合,提高光生电荷的分离效率,延长电荷的寿命是提高电荷在半导体 电解质界面的传输效率,进而提高光催化效率的基本要素.赵进才等[4～7]曾详细研究了在紫外光或可见光照射下罗丹明B(RB)在T i O2悬浮液中光催化降解的机理.我们[8,9]也曾研究了若干过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子的光电化学性质,结果表明,Fe3+,C r3+,N i2+,Co2+离子的掺杂使得T i O2纳米晶电极呈现出p2n型光响应共存的现象,且光电流值小于纯T i O2纳米晶电极的光电流值,而Zn2+,Cd2+离子的掺杂则使T i O2纳米晶电极的n型光响应大大增强[8,9].本文研究了掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子对光催化降解罗丹明B的影响.1 实验部分1.1 过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子的制备 采用水热法制备T i O2纳米粒子[10].配制一定浓度的T i C l4原料液,用10m o l L KOH调节介质的pH=118(反应液总体积50mL,总浓度015m o l L).将50mL反应液转移至小型压力釜中(带电磁搅拌),于170～180℃反应2h,冷至室温放置24h,过滤,用醋酸2醋酸铵缓冲溶液洗涤(防止胶溶),再用乙醇洗涤.同法制备掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子,在T i C l4原料液中加入一定浓度的过渡金属离子,使过渡金属离子的初始比例达到015%(Cd2+,N i2+,Co2+离子不能完全沉淀,故三者的起始加入量为5%,若未特殊指明,均指起始加入量).所用试剂均为分析纯.1.2 光催化降解实验 将水热法制得的过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子于480℃热处理30 m in后用于光催化降解实验.以经改制的500mL圆底烧瓶为储料瓶(带加热及电磁搅拌),带夹套的硬质玻璃管为反应器.将0124g T i O2粉末或金属离子掺杂的T i O2粉末分散在300mL二次去离子水中[c(T i O2)=011m o l L],加入3100mL110×10-3m o l L的罗丹明B水溶液,超声分散后用HC l或KOH调节pH值.将溶液转移至储料瓶中,通O2,并在避光条件下继续搅拌015h,使染料在T i O2微粒表面的吸附和脱附达到平衡.用高压汞灯(Κm ax=365nm)照射,并间隔1h取样10mL,离心分离(10000r m in)除去T i O2微粒,以紫外2可见分光光度计测得的罗丹明B在光照过程中吸收光谱的变化算得相应浓度的变化情况,以饱和B a(OH)2吸收反应中放出的CO2.收稿日期:1999206207.基金项目:国家自然科学基金(批准号:29673003)和国家教育部博士点专项基金资助.联系人简介:程虎民(1938年出生),男,教授,主要从事纳米材料研究.E2m ail:m aj m@chemm 3宿州师范专科学校访问学者.2 结果和讨论2.1 介质pH 值对纯T i O 2纳米粒子光催化降解罗丹明B 的影响 在不同pH (310～1010)的反应介质中,T i O 2光催化降解反应的一级速率常数k 及起始反应速率r ini 值(以光催化反应进行3h 计算)均不相同,因而反应进行到4～5h 时,残留罗丹明B 的质量分数也不相同,其中以pH =610时光催化反应的k 与r ini 值最大(分别为01465h -1与2125×10-6m o l ·L -1·h -1),因此选择反应介质的pH =6.0.由于介质pH 值的变化影响到T i O 2表面羟基数目及其所吸附染料罗丹明B 的数量,从而影响到光催化的能力.介质的pH 值较低,则T i O 2的表面羟基数增加,但此时的T i O 2微粒带正电,因而对阳离子染料罗丹明B 的吸附量减少;而当介质的pH 值较高时,T i O 2的表面羟基数量减少,吸附的染料量增加.由于表面羟基和吸附的染料均可促进光催化反应,因而罗丹明B 的光催化降解过程存在最佳pH 值(pH =610).图1(A )给出了pH =610时光催化降解反应中残留罗丹明B 浓度的对数与光照时间的关系,其直线关系表明,在本实验条件下该催化降解过程为一级反应.图1(B )给出了光催化降解过程中罗丹明B 的吸收光谱随光照时间的变化情况,由图1(B )可见,在整个吸收光谱范围内,罗丹明B 的吸光度随光照时间的增加逐渐降低,并观察到B aCO 3沉淀的生成,说明罗丹明B 发生了降解.F ig .1 The curve of logar ith m of re ma i ned RB (A )and absorption of RB i n the suspen sion of Ti O 2nano -particles (B )vs irradi ation ti m e under UV lightpH =6.0.(A )c (RB )=1×10-6mo l L ,c (T i O 2)=011mo l L ;(B )c (RB )=110×10-5mo l L ,c (T i O 2)=1.0×10-3mo l L ,O 2atmo sphere ,0h m eans the spectra of RB after adso rp ti on 2deso rp ti on equilibrium in dark .2.2 过渡金属离子掺杂的T i O 2复合纳米粒子对光催化降解RB 的影响 表1列出过渡金属离子掺杂的T i O 2复合纳米粒子(pH =610,通O 2气)光催化降解罗丹明B 的反应参数.由表1可见,Fe 3+,C r 3+,N i 2+,Co 2+的掺杂均使T i O 2光催化降解罗丹明B 的能力降低,而Zn 2+,Cd 2+的掺杂则使其光催化降解罗丹明B 的能力提高,其中Zn 2+的掺杂使k 及r ini 值分别提高了2818%和2118%,这与光电化学结果[8]相对应,即光电化学测量中呈现p 2n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力降低;而呈现n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力提高.光响应越大,其光催化降解罗丹明B 的能力越强. Table 1 The param eters of photocat alytic degradation of RB i n tran sition m et al -ion s -doped Ti O 2nanoparticles Samp les 106r ini (mo l ·L -1·h -1)k h -1Percentage of rem ained RB after 4h (%)Percentage of rem ained RB after 5h (%)T i O 22125014652317T Zn 21 22174015999515TCd 252136014342011TC r 21211184333T Fe 2121191014224842TCo 251166013064336TN i 252106014112623在T i O 2晶体中,T i 4+的负离子配位数为6.六配位时的T i 4+,Fe 3+,Co 3+,N i 3+,C r 3+,Zn 2+和Cd 2+离子的半径分别为7415,69,6815,70,7515,88和109nm [11].Fe 3+,Co 3+,N i 3+,C r 3+等相对于T i 4+的离子半径相近,但d 轨道未充满的可变价离子.当其掺入T i O 2晶体时,较易取代晶格位置上的T i 4+,发生缺陷生成反应:(1 2)O 2+Fe 2O 3T i O 22Fe ’T i +2h +4O ×0式中,Fe ’T i 为处在T i 4+格点上的Fe 3+,O ×0为正常格点上的O2-,从而造成T i O 2中的空穴浓度(h ·)增959N o .6王艳芹等:掺杂过渡金属离子的T i O 2复合纳米粒子光催化剂 069 高等学校化学学报V o l.21大.未掺杂的T i O2由于存在氧空位,因而是n型半导体,空穴浓度的增大将降低其导带电子的浓度,并使n型光响应减弱,甚至出现p2n响应的反转,故可参与光降解反应的电子数减少,光催化能力下降.此外,这些d轨道未充满的易变价离子既可成为电子陷阱,也可成为空穴陷阱,因而有可能成为电子2空穴对的复合中心.Fe,Co,C r的氧化物禁带宽度适中,可吸收可见光,但由于其电子2空穴对的复合几率大,因而其实际的光电转换效率很低,这也是光催化能力下降的原因.Zn2+和Cd2+离子的半径比T i4+的大得多,故发生格位取代或形成间隙离子均相对比较困难.同样条件下,在T i O2中加入5%的Fe3+或Zn2+时,在产物的XRD图中可检测出分离的ZnO相,但难于检出Fe2O3,这是Zn2+较Fe3+更难于进入T i O2晶格的一个旁证.袁志好[12]有关掺杂Zn2+的T i O2发光性质的研究结果表明, Zn2+的掺杂增强了纳米T i O2在425nm处的荧光峰强度,同时在412nm处产生新的荧光峰,并认为这可能与在T i O2微晶内部或表面上形成的ZnO小团簇有关.在两相的界面处可形成的异质结可能成为束缚激子的中心,从而延长光生电子2空穴对的寿命,并有利于其分离.这可能是T i O2掺杂Zn2+, Cd2+后n型光响应增强和光催化能力提高的重要原因.参 考 文 献 1 H agfldt A.,GraβtzelM..Chem.R ev.[J],1995,95:49—68 2 Hoffm ann M.R.,M artin S.T.,Cho iW onyong et a l..Chem.R ev.[J],1995,95:69—96 3 V inodgopal K.,Bedja I.,Kam at P.V..Chem.M ater.[J],1996,8:2180—2187 4 Q u Q.,Zhao J.C.,Shen T..J.M o l.Catal.A:Chem.[J],1998,129:257—268 5 W u T.X.,L iu G.M.,Zhao J.C..J.Phys.Chem.B[J],1998,102:5845—5851 6 Zhao J.C.,W u T.X.,W u K.Q..Environ.Sci.T echno l.[J],1998,32:2394—2400 7 Zhang F.L.,Zhao J.C.,Zang L..J.M o l.Catal.A:Chem.[J],1997,120:173—178 8 W ang Yanqin,H uo Yanzhong,Cheng H um in et a l..J.M ater.Sci.[J],1999,34:3721—3729 9 W AN G Yan2Q in(王艳芹),CH EN G H u2M in(程虎民),M A J i2M ing(马季铭).A cta Physico2Ch i m ica Sinica(物理化学学报)[J], 1999,15(3):222—227 10 Cheng H.M.,M a J.M..Chem.M ater.[J],1995,7:663—671 11 Shannon R.D..A cta C rystallogr.[J],1976,A32:751—767 12 YUAN Zh i2H ao(袁志好),ZHAN G L i2D e(张立德).Chem.J.Ch inese U niversities(高等学校化学学报)[J],1999,20(7): 1007—1011The Photoca ta lytic Properties of Tran sition M eta lIon-doped T i O2Nanoparticles——Photoca ta lytic D egrada tion of Rhodam i ne BW AN G Yan2Q in,ZHAN G L i,CH EN G H u2M in3,M A J i2M ing(Colleg e of Che m istry and M olecu lar E ng ineering,P ek ing U niversity,B eij ing100871,Ch ina)Abstract T he tran siti on m etal i on2dop ed T i O2nanop articles w ere p rep ared w ith hydro ther m al m ethod,and the effects of dop ing differen t m etal i on s on the ab ility of T i O2in pho tocatalyzing degradati on of rhodam ine B(RB)w ere studied.T he resu lts show ed that the dop ing of Fe3+,Co2+, N i2+and C r3+in T i O2nanoparticles m ade the pho tocatalytic efficiency of the T i O2particles reduce and the h igher the in itial con ten t of Fe3+,the low er the ab ility of T i O2in pho tocatalyzing the degradati on of RB.B u t the dop ing of Zn2+and Cd2+,especially Zn2+,m ade the pho tocatalytic efficiency of the T i O2particles enhance,show ing a great increase of the rate con stan t(k)and the in itial reacti on rate (r ini).Keywords T i O2com po site nanop articles;Pho tocatalystic degradati on;R hodam ine B(Ed.:Y,X)。
光催化降解罗丹明B的研究
毕业设计（论文）TiO2-SiO2光催化降解罗丹题目明B的研究系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级2011级跨校班学生姓名李晓军学号**********指导教师张岩职称讲师二〇一三年六月十八日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:二〇一三年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一三年月日TiO2-SiO2光催化降解罗丹明B的研究摘要文章系统论述了罗丹明B降解的研究现状及未来发展，同时综合分析了TiO2-SiO2催化剂的制备及优点，光催化降解在有机废水方面的应用，结合多方面因素来探讨pH，催化剂用量，罗丹明B浓度各因素对光催化降解罗丹明B的影响，再根据响应面法的结果分析，确定处理罗丹明B的最佳工艺条件。
响应面法实验结果表明，不同因素对罗丹明B降解率的影响不同，从大到小依次为：pH，催化剂用量，罗丹明B初始浓度，其中pH的影响最大。
处理罗丹明B的最佳工艺条件：pH为5.5，TiO2-SiO2催化剂用量为0.18g，罗丹明B初始浓度为8.0mg/L。
关键词：罗丹明B；光催化；TiO2-SiO2催化剂；响应面法The Research of Rhodamine B’s PhotocatalyticDegradation by TiO2-SiO2AbtsractThe research of Rhodamine B and its development in the future have been discussed systematically in this paper, and the preparation of TiO2-SiO2 catalyst and its benefit have a comprehensive analysis. Photocatalytic degradation had been applicated widely in handle the organic wastewater. Combining many factors from all sides, the affect of pH, the dosage of catalyst, the initial concentration of Rhodamine B have been discussed when photocatalytic degradation of Rhodamine B.Then it determines the optimum parameters of degradation based on the response surface experiment result analysis. Finally, the result of the experiment indicates:The response surface experiment result showed that different factors have different influences on the degradation capacity, from large to small: pH, the dosage of catalyst, the initial concentration of Rhodamine B, among which pH has the most significant influence. The best conditions for degradation of Rhodamine B: pH is 5.5, the dosage of TiO2-SiO2 is 0.18g, the initial concentration of Rhodamine B is 8.0mg/L.Key words:Rhodamine B; Photocatalytic; TiO2-SiO2 catalyst; Respond surface目录引言 (1)第一章罗丹明B简介及有机废水处理方法 (2)1.1罗丹明B的简单介绍 (2)1.1.1罗丹明B的危害 (2)1.1.2罗丹明B的检测 (3)1.1.3罗丹明B的降解 (3)1.2T I O2的光催化机理及制备 (4)1.2.1T I O2的光催化机理 (4)1.2.2T I O2光催化技术的应用 (4)1.3T I O2的制备方法 (4)1.3.1物理法 (4)1.3.2化学法 (5)1.4响应面实验 (6)第二章实验研究的目的意义及方案设计 (7)2.1研究的目的意义 (7)2.2研究的内容 (7)2.3研究目标 (7)2.4研究方案设计 (7)2.4.1实验材料及仪器 (7)2.4.2实验方法及过程 (8)第三章实验结果与讨论 (12)3.1计算公式 (12)3.2罗丹明B的最大吸收波长 (12)3.3标准曲线的绘制 (12)3.4 TiO2-SiO2催化剂红外光谱图分析 (13)3.5单一数实验结果与分析 (14)3.5.1吸附时间对降解率的影响 (14)3.5.2 P H值对降解率的影响 (15)3.5.3T I O2-S I O2催化剂用量对吸附率的影响 (15)3.5.4罗丹明B的初始浓度对降解率的影响 (16)3.6响应面实验结果与分析 (17)3.7降解的最佳条件 (22)3.8结论 (22)3.9未来展望 (22)参考文献 (23)致谢 (25)引言随着现代印染工业的迅速发展，通过各种途径进入水体中的化合物的种类和数量急剧增多，有机废水中含有许多难以降解有毒的污染物，其中罗丹明B具有较高的难降解性和易累积等特点，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。
光催化降解罗丹明b的原理
光催化降解罗丹明b的原理罗丹明b是一种广泛应用于纺织、皮革、橡胶、塑料等工业中的染料，因其毒性较大、难以降解而被列为环境污染物之一。
传统的物理和化学方法虽然可以将罗丹明b去除，但却存在能耗高、处理时间长、产生二次污染等问题。
而光催化技术则成为一种新的、环保的、高效的罗丹明b降解方法。
光催化降解罗丹明b的原理是利用光催化剂吸收可见光或紫外光的能量激发电子，产生电子-空穴对并使其在催化剂表面发生反应，从而降解污染物。
光催化剂一般分为两种：半导体光催化剂和金属复合物光催化剂。
半导体光催化剂是指常用的二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等，它们能够吸收紫外光并产生电子-空穴对，在催化剂表面形成活性氧物种，从而分解有机污染物。
半导体光催化剂的催化效率受到多种因素的影响，如光照强度、催化剂的晶体结构、表面形态等。
其中，光照强度是影响光催化效率最为重要的因素之一，一般情况下，光照强度越高，光催化效率越高。
金属复合物光催化剂是指由金属离子与有机配体组成的复合物，如钴配合物、铜配合物等。
这些复合物能够吸收可见光并产生电子-空穴对，从而促进有机污染物的降解。
金属复合物光催化剂的催化效率受到多种因素的影响，如金属离子的种类、有机配体的结构等。
其中，金属离子的种类是影响光催化效率最为重要的因素之一，一般情况下，金属离子的电荷数越大，光催化效率越高。
除了催化剂的种类和光照强度之外，还有一些其他的因素也会影响光催化降解罗丹明b的效率。
例如，溶液的pH值、溶液中其他离子的存在等。
在实际应用中，需要通过实验确定最佳的操作条件，以获得最高的光催化降解效率。
光催化技术是一种新的、环保的、高效的罗丹明b降解方法，其原理是利用光催化剂吸收可见光或紫外光的能量激发电子，产生电子-空穴对并使其在催化剂表面发生反应，从而降解污染物。
在实际应用中，需要针对具体情况选择适合的光催化剂和操作条件，以获得最佳的降解效果。
稀土元素Ce掺杂纳米ZnO催化降解罗丹明B条件优化
稀土元素Ce掺杂纳米ZnO催化降解罗丹明B条件优化徐家豪;陈柔霖;杨舒怡;李梦杰;俞群娣;宋茹【摘要】以罗丹明B(RhB)为碱性染料代表,研究掺杂稀土元素Ce的纳米ZnO(Ce-ZnO催化剂)的光催化性能,优化催化反应条件.结果表明:掺杂Ce有效地提高了纳米ZnO催化降解RhB效果,选取催化剂用量、催化时间和Ce掺杂比进行三因素三水平正交实验,得出自然光下Ce-ZnO催化降解5mg/L RhB的最优条件为催化剂用量50 mg/50ml、催化时间90 min、Ce掺杂比2％.在最优催化条件下,Ce-ZnO对浓度为5 mg/L的RhB催化降解率接近90％.【期刊名称】《湖南农业科学》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P97-99,107)【关键词】纳米ZnO;Ce掺杂;光催化;罗丹明B;催化条件优化【作者】徐家豪;陈柔霖;杨舒怡;李梦杰;俞群娣;宋茹【作者单位】浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山316022;浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山316022;浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山316022;浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山316022;浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山316022;浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山316022【正文语种】中文【中图分类】X703纳米ZnO可在紫外或太阳光照射下激发产生光生电子-空穴对，生成羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2¯）等具有强氧化能力的活性自由基[1]。
在“纳米热”席卷全球的高科技时代，纳米ZnO以其优越的性能，在橡胶、陶瓷、防晒化妆品等领域应用广泛[2]。
目前，纳米ZnO主要制备方法有高温热解法、溶胶—凝胶法、水热合成法等方法[3-4]。
ZnO是一种宽禁带半导体，只能被波长较小的紫外光吸收，太阳能利用率低。
在ZnO的晶格中掺杂某些金属离子可以提升其催化反应活性，如尚怀宇等[5]通过回流法制备了掺杂Ni2+、Co2+、Fe2+的ZnO可以明显提高其催化性能。
CTAB作用下纳米复合材料Ag／ZnO-SnO2的制备与光催化降解罗丹明B
剂 的导 向作 用来 改善 半导 体材 料 的形 貌 ， 高光催 化活 性 ’ ． 提 Ⅲ 利用 Ｚ Ｏ（ ３３ Ｖ） Ｓ Ｏ （ ３５ｅ 的带 隙能不 同 ，通 过二 者 的协 同作 用可 以提 高 光催 ｎ Ｅ ＝ ．７ｅ 和 ｎ Ｅ ＝ ． Ｖ）
化活性 ； 将贵金属 Ａ 掺杂到复合材料 Ｚ ＯＳＯ 中， ｇ ｎ— ： ｎ 增加表面空穴和缺陷部位 ， ｈ 同时 Ａ 产生 ｇ
１ ４ 光催化 实 验 ．
光催化实验装置 由圆柱形石英外管和石英玻璃套环绕 的内置光源构成 ， 可见光光源为 ４ ０ｗ ｅ ０ Ｘ 灯（ 主要发射线大于 ４０ｎ 内套管采用 １ 号玻璃制作以滤去 ｘ 灯发射的紫外光） 紫外光源为 １５ １ ｍ， １ ｅ ； ２ ｗ 高压 Ｈ ｇ灯 （ 主要发 射线 位 于 ３ ３２ｎ ．实验 中反 应液 （ Ｒ Ｂ） １． ｍ） 如 ｈ 的浓 度 为 ５ ｇ Ｉ 可 见 光催 化 时 ０ｍ ／￣ ， 催化剂用量为 ０ ３ｇ 反应液体积 ２０ｍ ； ． ， ２ Ｌ 紫外光催化时催化剂用量为 ０ １ ， ．５ｇ 反应液体积 ９ Ｌ ０ｍ ． 光催化 反应 过程 ： 将催 化 剂分 散于 Ｒ Ｂ溶 液 中 ， 成 悬浮 液 ， 声 １ ｎ 避 光搅 拌 ３ ｉ， 到 ｈ 形 超 ０ｍｉ， ０ｍｎ 达
Ａ Ｓ Ｃ Ａ ）的 晶粒 尺寸分 别 为 ６． ， ７ ２ ４ ． Ｚ （ Ｔ Ｂ ８ １ ５ ． ， １１和 ２ ． ｍ．显 然 ， ９ ０ｎ 合成 样 品经 Ｃ Ａ Ｔ Ｂ作用 后均 可
光催化剂降解罗丹明实验心得
光催化剂降解罗丹明实验心得光催化剂是一种可以在光照条件下加速化学反应的材料，可以应用于环境治理、有机废水处理等领域。
在化学实验室中，常使用光催化剂进行罗丹明B的降解实验。
在这个实验中，我使用了二氧化钛（TiO2）作为光催化剂，对罗丹明B溶液进行降解。
以下是我对这个实验的心得体会。
首先，光催化剂的选择十分关键。
在本次实验中，我选择了TiO2作为催化剂。
TiO2是一种常见的光催化剂，具有良好的光催化性能和化学稳定性。
在实验前，我对TiO2进行了表征和活性测试，确保其具备良好的催化活性。
同时，也要注意选择适当的TiO2形态，例如纳米颗粒、纳米管等形态，以提高催化活性。
其次，实验条件的控制非常重要。
在光催化剂降解罗丹明B的实验中，光源的选择和光照强度的控制对实验结果有着很大的影响。
光源应选择具备足够强度和适合光催化反应波长的光源，例如紫外光灯。
同时，光照强度的控制也很关键，过强的光照可能会产生过多的热量，影响催化剂的活性，而过弱的光照则会降低催化剂的反应速率。
在实验过程中，我发现反应时间的控制也是非常重要的。
反应时间的长短直接影响到罗丹明B的降解效率，因此我需要根据实验要求调整反应时间。
通常情况下，催化剂对反应物的降解速率会随着反应时间的延长而增加，但是当反应时间过长时，可能会导致副产物的生成，降低降解效率。
因此，我需要在实验中找到一个适当的反应时间，以保证降解效果最佳。
在实验进行的过程中，我还需要对实验结果进行分析和评价。
通过分析样品的可见光吸收谱、化学反应过程的动力学分析等，可以获得催化剂活性、反应机理等信息。
同时，我还可以通过对催化剂在实验条件下的稳定性进行评价，判断催化剂的寿命和可重复使用性。
最后，实验结束后还需要对催化剂进行处理和回收。
在实验中，我通常会选择通过离心、过滤等方式将催化剂与反应物分离。
在实验中应注意防止催化剂的泄漏和污染，做好实验室安全操作。
分离后的催化剂可以通过洗涤和再生等步骤进行处理，以便进一步利用。
《溴氧化铋(BiOBr)基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》范文
《溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》篇一摘要：本文研究了溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂的制备工艺，并探讨了其在可见光下对罗丹明B的降解效果。
通过实验优化了光催化剂的制备条件，并详细分析了降解过程中可能发生的化学反应及影响因素。
实验结果表明，所制备的BiOBr基光催化剂具有良好的可见光响应能力和较高的罗丹明B降解效率。
一、引言随着工业化的快速发展，水体污染问题日益严重，其中染料废水是主要污染源之一。
罗丹明B作为一种常见的染料，具有难以生物降解和毒性强等特点，其废水处理成为环境治理的难点。
传统的处理方法如物理吸附、化学氧化等虽有一定效果，但往往存在成本高、效率低或产生二次污染等问题。
因此，研究新型高效的光催化技术，尤其是可见光响应的光催化剂，对于处理染料废水具有重要意义。
溴氧化铋（BiOBr）作为一种新型的光催化剂，因其良好的可见光响应能力和较高的光催化活性，成为当前研究的热点。
二、BiOBr基光催化剂的制备本实验采用共沉淀法制备BiOBr基光催化剂。
首先，将适量的铋盐和溴盐溶液混合，在搅拌条件下加入沉淀剂，控制pH值，使铋离子与溴离子反应生成BiOBr沉淀。
然后通过离心、洗涤、干燥等步骤得到BiOBr前驱体。
最后在一定的温度下进行煅烧，得到BiOBr基光催化剂。
三、可见光下降解罗丹明B的实验将制备得到的BiOBr基光催化剂置于可见光反应器中，加入一定浓度的罗丹明B溶液。
在可见光的照射下，光催化剂表面发生光催化反应，降解罗丹明B。
通过定时取样，利用紫外-可见光谱仪测定罗丹明B的浓度变化，计算其降解率。
四、结果与分析1. 制备条件对BiOBr基光催化剂性能的影响通过单因素变量法，研究了沉淀剂种类、pH值、煅烧温度等制备条件对BiOBr基光催化剂性能的影响。
实验结果表明，适当的沉淀剂种类和pH值能够提高BiOBr的结晶度和比表面积，而煅烧温度则影响光催化剂的晶相结构和光吸收性能。
罗丹明B的ZnO膜光催化降解
罗丹明B的ZnO膜光催化降解作者：孔德国张红美罗华平等来源：《湖北农业科学》2013年第14期摘要：采用纳米ZnO膜为催化剂对罗丹明B进行光催化降解试验。
研究溶液pH、罗丹明B初始浓度、H2O2、膜的层数及光照时间对罗丹明B降解效果的影响，确定ZnO膜光催化降解罗丹明B的最佳参数。
结果表明，酸性环境可以提高ZnO膜的光催化活性；罗丹明B初始浓度越低光降解的速度越快；H2O2可提高罗丹明B的降解速度；三层膜对罗丹明B的降解率高于单层膜的降解率。
采用三层膜为催化剂，在35 mL初始浓度为5 mg/L、pH 1.46的罗丹明B溶液中加入适量的H2O2水溶液后进行光降解，紫外光照射60 min后，罗丹明B的降解率达到99.6%。
关键词：ZnO膜；光催化；降解；罗丹明B中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）14-3294-03随着工业化的发展和城镇化进程的加快推进，排放的污水越来越多，严重危害着人类的身体健康[1]，也制约着经济的可持续发展，污水处理成为每一个地方必须解决的问题。
传统处理污水的方法主要有：物理法、生物降解法及化学法，但降解效果不理想。
近些年发展的半导体光催化技术是一种先进的氧化技术[2，3]，它是将半导体催化剂与某些光源结合共同作用于废水进行催化降解，相对于传统废水处理技术具有高效节能，且能彻底降解废水中绝大部分有机物等优点[4]，所以受到环境及材料研究者们的广泛重视。
据文献[5，6]报道ZnO相对于传统半导体材料TiO2有着更高的光催化活性，其应用研究受到普遍关注。
ZnO光催化机理为光照射时其价带上的电子被激发到导带，从而形成电子-空穴对，空穴是强氧化剂，它能将吸附在其表面上的OH-氧化成OH·自由基，该自由基是强氧化剂，可以氧化相邻的有机物且可以扩散到液相中氧化有机物，最终将有机物氧化成CO2完成降解过程[7]。
电子-空穴对在ZnO表面容易发生简单复合从而降低了ZnO的光催化性能，由于氧化剂是有效的电子俘获剂，且能提高光催化氧化的速率和效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
罗丹明B的ZnO膜光催化降解
摘要：采用纳米ZnO膜为催化剂对罗丹明B进行光催化降解试验。
研究溶液pH、罗丹明B初始浓度、H2O2、膜的层数及光照时间对罗丹明B降解效果的影响，确定ZnO膜光催化降解罗丹明B的最佳参数。
结果表明，酸性环境可以提高ZnO 膜的光催化活性；罗丹明B初始浓度越低光降解的速度越快；H2O2可提高罗丹明B的降解速度；三层膜对罗丹明B的降解率高于单层膜的降解率。
采用三层膜为催化剂，在35 mL初始浓度为5 mg/L、pH 1.46的罗丹明B溶液中加入适量的H2O2水溶液后进行光降解，紫外光照射60 min后，罗丹明B的降解率达到99.6%。
关键词：ZnO膜；光催化；降解；罗丹明B
随着工业化的发展和城镇化进程的加快推进，排放的污水越来越多，严重危害着人类的身体健康[1]，也制约着经济的可持续发展，污水处理成为每一个地方必须解决的问题。
传统处理污水的方法主要有：物理法、生物降解法及化学法，但降解效果不理想。
近些年发展的半导体光催化技术是一种先进的氧化技术[2，3]，它是将半导体催化剂与某些光源结合共同作用于废水进行催化降解，相对于传统废水处理技术具有高效节能，且能彻底降解废水中绝大部分有机物等优点[4]，所以受到环境及材料研究者们的广泛重视。
据文献[5，6]报道ZnO相对于传统半导体材料TiO2有着更高的光催化活性，其应用研究受到普遍关注。
ZnO光催化机理为光照射时其价带上的电子被激发到导带，从而形成电子-空穴对，空穴是强氧化剂，它能将吸附在其表面上的OH-氧化成OH·自由基，该自由基是强氧化剂，可以氧化相邻的有机物且可以扩散到液相中氧化有机物，最终将有机物氧化成CO2完成降解过程[7]。
电子-空穴对在ZnO表面容易发生简单复合从而降低了ZnO的光催化性能，由于氧化剂是有效的电子俘获剂，且能提高光催化氧化的速率和效率。
鉴于此，采用纳米ZnO膜为催化剂外加H2O2对罗丹明B进行光催化降解试验。
研究了溶液pH、罗丹明B初始浓度、H2O2、膜的层数及光照时间对罗丹明B降解效果的影响，确定ZnO膜光催化降解罗丹明B的最佳参数。
1 材料与方法
1.1 材料
醋酸锌，南昌华通化工试剂有限公司，分析纯；乙醇和盐酸，郑州中天实验仪器有限公司，分析纯；罗丹明B，深圳市高山化工有限公司，分析纯；去离子水，自制。
721型紫外-可见分光光度计。
1.2 ZnO膜的制备
采用文献[8，9]的方法制备ZnO溶胶。
将ZnO胶体浇铸到预先洗净的载玻片上，通过自然延流形成一层膜，在烘箱中于90 ℃烘10 min后可制备出不同层数的ZnO膜。
将ZnO膜在300 ℃焙烧2 h待用。
2.1 罗丹明B初始浓度对其降解率的影响
在相同条件下，对不同浓度的罗丹明B进行光催化降解，结果如图1所示。
由图1可知，罗丹明B初始浓度为5 mg/L时的降解率高于初始浓度为12.5 mg/L 时的降解率。
这是因为催化剂的吸附能力有限，当催化剂对罗丹明B的吸附达到饱和时，过量的罗丹明B分子游离于溶液中，无法与催化剂接触，同时由于罗丹明B是有色溶液，过高的浓度阻挡了入射光的透过，从而减小催化剂对紫外光的吸收，进而影响光生电子-空穴对的数量，这两种因素共同导致高浓度时的降解率低于低浓度时的降解率。
2.2 ZnO膜层数对罗丹明B降解率的影响
采用在相同条件下处理的ZnO单层膜与三层膜对初始浓度为5 mg/L的罗丹明B进行光降解，研究催化剂用量对罗丹明B降解率的影响，结果如图2所示。
由图2可见，三层膜时的降解率大于单层膜时的降解率。
这可能是因为单层膜在焙烧的过程中变成了类似蜂窝状的膜，孔洞的位置没有ZnO，致使实际膜的面积减小，因此，催化剂与罗丹明B的接触面积也随之减小，进而影响了催化剂对罗丹明B分子的吸附；而三层膜在焙烧膜变的不均匀的情况下，但仍覆盖了整个玻璃基底，因此三层膜对罗丹明B的吸附能力大于单层膜，故三层膜对罗丹明B的降解率高于单层膜对其的降解率。
2.3 pH对罗丹明B降解率的影响
罗丹明B溶液的pH采用HCl溶液和NaOH溶液调节，光催化性能测试结果如图3所示。
由图3可见，溶液的pH对罗丹明B的降解率由高到低为酸性、中性、碱性。
这是因为加入到溶液中的H+或OH-可以改变催化剂表面的电荷特性和吸附性能及被降解物的存在形式[10]，进而影响催化剂的活性。
当溶液中有大量H+存在时，基底上的ZnO带正电，促使光生电子向ZnO膜迁移，而光生空穴则与水中的羟基结合生成具有强氧化作用的羟基自由基，从而提高催化剂的活性；当溶液中有大量OH-存在时，ZnO表面带负电，由于罗丹明B本身带正电，碱性环境虽提高了催化剂对罗丹明B分子的吸附能力，但是带负电的ZnO 层会吸附光生空穴，减少了溶液中羟基自由基的密度，因此，碱性环境中反而不利于提高催化剂的活性。
2.4 H2O2对罗丹明B降解率的影响
为了研究H2O2对罗丹明B降解率的影响，图4给出了有H2O2及无H2O2时罗丹明B的降解率随光照时间的变化而变化的关系曲线。
由图4可以看出，H2O2加快了罗丹明B的降解速度，这是因为H2O2与水中的OH-结合生成具有强氧化作用的羟基自p ZnO膜对罗丹明B光降解结果表明，罗丹明B初始
浓度、膜的层数、pH、H2O2及光照时间对罗丹明B的降解率均有一定程度的影响。
在紫外光的照射下，采用ZnO三层膜为催化剂，罗丹明B初始浓度为5 mg/L、pH 1.46时对罗丹明B进行光降解，60 min后其降解率达到99.6%。
参考文献：
[1] KHATAEE A R，ZAREI M. Photocatalysis of a dye solution using immobilized ZnO nanoparticles combined with photoelectrochemical process[J].Desalination，2011，273（2/3）：453-460.
[2] 郑华荣，崔言娟，张金水，等. Pt助剂对N掺杂TiO可见光光催化性能的影响[J]. 催化学报，2011，32（1）：100-105.
[3] 许平昌，柳阳，魏建红，等. 溶剂热法制备Ag/TiO2纳米材料及其光催化性能[J].物理化学学报，2010，26（8）：2261-2266.
[4] 李秀艳，刘平安，曾令可，等. 纳米ZnO光催化降解甲基橙研究[J].分析测试学报，2007，26（1）：38-41.
[5] DANESHV AR N，SALARI D，KHATAEE A R. Photocatalytic degradation of aze dye acid red 14 in water on ZnO as an alternative catalyst to TiO2[J]. J Phtochem Photobiol A：Chem，2004，162（2-3）：317-322.
[6] KHODJA A，SEHILI T，PILICHOWSKI J，et al. Photocatalytic degradation of 2-phenylphemol on TiO2 and ZnO in aqueous suspensions[J]. J Phtochem Photobiol A：Chem，2001，141（2-3）：231-239.
[7] 张金龙.光催化[M].上海：华东理工大学出版社，2004.
[8] 郭书霞，张兴堂，赵慧玲，等.纳米氧化锌的制备与发光性能的研究[J].无机化学学报，2006，22（4）：724-728.
[9] 程利芳，张兴堂，陈艳辉，等.WO3纳米管的模板法制备及表征[J].无机化学学报，2004，20（9）：1117-1120.
[10] ZHANG Y R，WANG J，KE Y Q. A novel approach of preparing TiO2 films at low temperature and its application in photocatalytic degradation of methyl orange[J]. Journal of Hazardous Materials，2010，177（1/3）：750-754.。