氧化锌降解亚甲基蓝

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光催化降解亚甲基蓝产物

光催化降解亚甲基蓝产物

光催化降解亚甲基蓝产物1.引言1.1 概述亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)是一种常见的有机染料,广泛应用于医药、纺织、印刷等工业领域。

然而,亚甲基蓝的大量排放对环境和人体健康都造成了不可忽视的威胁。

因此,寻找一种环境友好且高效的降解亚甲基蓝的方法显得尤为重要。

在过去的几十年里,科学家们提出了多种降解亚甲基蓝的方法,包括生物降解、化学氧化降解和光催化降解。

其中光催化降解作为一种绿色、可持续的方法,备受关注。

光催化降解亚甲基蓝利用半导体材料在紫外光照射下产生电子-空穴对,并利用这些电子-空穴对将亚甲基蓝分解为无害的产物。

典型的半导体材料包括二氧化钛(TiO2)、锌氧化物(ZnO)等。

光催化降解亚甲基蓝的过程可分为吸附、光解和降解三个阶段。

首先,亚甲基蓝分子通过物理吸附或化学吸附方式吸附到半导体材料表面;接着,在紫外光的激发下,半导体材料中产生出电子-空穴对;最后,电子和空穴在界面上发生氧化还原反应,降解亚甲基蓝分子,并最终生成无害的氧化产物。

与传统的方法相比,光催化降解亚甲基蓝具有多种优势。

首先,光催化降解过程不需要添加昂贵的氧化剂,无需高温高压条件,降低了工艺的成本。

其次,光催化降解是一种非选择性的过程,能够同时降解多种有机污染物,具有广泛的应用前景。

此外,光催化降解还能够对水体进行氧化消毒,从而达到净化水质的目的。

然而,目前光催化降解亚甲基蓝的效率还不够高,降解产物也不够彻底,其在实际应用中仍存在一些挑战。

因此,进一步研究光催化降解亚甲基蓝的方法和机理,提高降解效率和产物选择性,具有重要的科学意义和应用价值。

本文将围绕光催化降解亚甲基蓝展开深入研究,重点讨论其降解原理、方法以及优化策略。

通过对现有研究的总结和分析,希望能够为实现高效、环保的亚甲基蓝降解方法提供参考和借鉴,为解决水体污染问题做出一定的贡献。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织框架进行介绍,以及各章节的主要内容概述。

球形花状结构氧化锡光催化降解亚甲基蓝

球形花状结构氧化锡光催化降解亚甲基蓝

球形花状结构氧化锡光催化降解亚甲基蓝刘斌;杜燕萍;常薇;郁翠华;杨合情【摘要】为了研究SnO2对亚甲基蓝的光催化降解性能,以SnCl4·5H2O为原料,通过水热法,在200℃下反应24h,制备出直径范围为1.7μm~2.0μm球形花状结构SnO2.考察催化剂用量、光照时间及pH值对光催化降解亚甲基蓝性能的影响.结果表明,球形花状结构SnO2对亚甲基蓝溶液具有良好的光催化性能,催化剂的最佳加入量是1.25mg/mL,在最佳加入量下,紫外光照射时间超过30min时,亚甲基蓝溶液降解率达到96.3%;且随着溶液pH值的增加,亚甲基蓝溶液降解率逐渐增加,光催化反应更加完全.【期刊名称】《纺织高校基础科学学报》【年(卷),期】2015(028)003【总页数】5页(P343-347)【关键词】氧化锡;球形花状结构;光催化;亚甲基蓝【作者】刘斌;杜燕萍;常薇;郁翠华;杨合情【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;陕西师范大学材料科学与工程学院,陕西西安710062;西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;陕西师范大学材料科学与工程学院,陕西西安710062【正文语种】中文【中图分类】O643金属氧化物,如二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)等,由于其独特的物理和化学性能,近年来备受关注[1-2].SnO2是一种重要的n-型半导体材料,其带隙宽度为3.6eV,由于其独特的光学、电学和化学性质,在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、气敏传感器、光催化及透明电极等领域具有广泛地应用[3].这些器件的性能在很大程度上取决于SnO2纳米结构单元的尺寸、形貌及其组装形成的纳米结构.因此,不同尺寸和形貌的SnO2的制备成为研究热点.目前为止,研究人员已经通过多种方法,如化学气相沉积、热蒸发法、水热法、微波法和溶胶凝胶法,制备了SnO2纳米粒子、纳米棒、纳米带、纳米片、纳米管、纳米线、纳米花、空心球等纳米结构,并对这些纳米结构的物理及化学性能进行了测试[4-11].SnO2纳米管[8]和空心球[11]已经被应用于制造锂离子电池的负极,测试发现,这些SnO2纳米结构具有较高的储锂容量和良好的电循环性能.此外,SnO2纳米带、纳米线、纳米粒子、纳米棒和纳米管等纳米结构已经被用于构筑各种气体传感器,并被广泛应用于乙醇、一氧化碳、氢气、二氧化氮、2-丙醇等气体和液体的测定[12-16].结果表明,这些具有不同纳米结构的SnO2传感器比SnO2粉末具有更高的灵敏度.文献[17-18]研究了SnO2纳米棒和纳米花对罗丹明B降解的光催化能力,结果发现,SnO2纳米棒[17]和纳米花[18]对罗丹明B降解的催化性能高于SnO2纳米颗粒.然而,有关球形花状纳米结构SnO2光催化降解亚甲基蓝的研究至今未见报道.本文通过水热法制备球形花状纳米结构SnO2光催化剂,以亚甲基蓝溶液为研究对象,讨论催化剂的用量、光照时间及pH值对球形花状纳米SnO2光催化性能的影响.1.1 试剂与仪器(1) 试剂四氯化锡(SnCl4·5H2O,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),氢氧化钠(NaOH,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),聚乙烯吡咯烷酮(PVP, Mr=30000,分析纯,国药集团化学试剂有限公司),亚甲基蓝(分析纯,北京化工厂),二次蒸馏水.(2)仪器 IKA RO10型磁力搅拌器(广州仪科实验室技术有限公司),DHA-9246A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司),AL-204型电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司),TGL-16G型台式高速离心机(上海安亭科学仪器厂),UV-2450型紫外可见分光光度计(日本岛津公司),BL-GHX-V型光化学反应仪(西安比朗生物科技有限公司).1.2 方法(1) 球形花状结构SnO2的制备根据文献[19],称取0.500g SnCl4·5H2O于50 mL 烧杯中,再向其中依次加入2mL, 6M NaOH,0.5g PVP和13mL H2O,搅拌形成清亮溶液.将该溶液转入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,密封反应釜,在200℃下反应24h,然后自然冷却至室温,得白色成淀.离心后分别用去离子水和无水乙醇依次洗涤3次,室温下,最终得到白色粉末状产物.(2) 光催化实验实验采用BL-GHX-V型光化学反应仪,光源是300W汞灯.首先,量取20mL,10mg/L的亚甲基蓝溶液于体积为50mL的石英试管中,再称取不同量的SnO2样品分散到亚甲基蓝溶液中,于暗处震荡10min,使亚甲基蓝分子和半导体光催化剂表面建立起吸附脱附平衡,然后置于紫外灯管下,进行测试.由于溶液pH值不同,对亚甲基蓝的结构会产生不同的影响,为了仅考虑SnO2对亚甲基蓝的光催化降解性能,所以在光催化实验方法中没有控制溶液的pH.所有实验均在室温下进行,照射一定时间后取出,高速离心,将光催化剂与溶液进行分离,取上层清液用岛津UV-2450紫外可见分光光度计进行分析测定.(3) 降解率计算先用紫外可见分光光度计对亚甲基蓝进行全波段(190nm~800nm) 扫描,确定亚甲基蓝的最大吸收波长(664 nm),再用紫外可见分光光度计在此波长下测定清液的吸光度.由Lambert-Beer定律可知:A=εbc,式中b为光程,cm;c为质量浓度,g/L;ε为质量吸光系数,L/g·cm,亚甲基蓝溶液的降解率按照下面的公式进行计算:式中:η为亚甲基蓝溶液的降解率,%;C0为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液的初始浓度,g/L;C为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液光照不同时间后的实际浓度,g/L;A0为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液的初始吸光度;A为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液光照不同时间后的吸光度.2.1 SEM和XRD分析制备的球形花状结构SnO2的SEM和XRD图谱如图1所示.从图1(a)可看出,所制备的产物由大量的球形花状结构物质组成,其直径范围为1.7μm~2.0μm.由图1(b)可见,所有衍射峰均指向四方相SnO2(JCPDS卡号:41-1445).此外,其衍射峰比较尖锐,说明该产物结晶性很高.除此之外,没有其他杂质峰出现, 说明所制备的产物为纯的四方相SnO2.2.2 亚甲基蓝溶液的吸收光谱分别测定未经紫外光照射的亚甲基蓝溶液,紫外光照射30min后的亚甲基蓝溶液和含有SnO2球形花状结构并经紫外光照射30min后的亚甲基蓝溶液的吸收光谱,其结果如图2所示.从图2可以看出,亚甲基蓝溶液的最大吸收波长为664nm(曲线Ⅰ),当紫外光照射30min后,其吸光度大约下降了12%(曲线Ⅱ),而含有SnO2球形花状结构的亚甲基蓝溶液,在紫外光照射30min后,其吸光度大约下降了96%(曲线Ⅲ).由此可见,采用球形花状结构SnO2作为光催化剂可有效降解亚甲基蓝溶液.2.3 SnO2用量对降解率的影响在光催化反应中,催化剂的用量是非常重要的影响因素.在20mL,10mg/L的亚甲基蓝溶液中加入光催化剂SnO2,用300W汞灯照射,通过改变SnO2的加入量,探究紫外光照射30min后亚甲基蓝溶液的降解率,其结果如图3所示.由图3可知,随着SnO2用量的增加,亚甲基蓝溶液的降解率逐渐增加.但当加入量至25mg后,亚甲基蓝溶液的降解率增加缓慢,不再有明显的提高.故SnO2最佳用量为25mg.2.4 光照时间对降解率的影响在其他反应条件固定不变的情况下,在20mL亚甲基蓝溶液中加入25mg 光催化剂SnO2,研究不同紫外光照射时间下亚甲基蓝溶液的降解率,其结果如图4所示.由图4 可知,随光照时间的延长,亚甲基蓝溶液的降解率不断升高,但是当光照时间超过30min后,降解率升高至最大值96.3%且增加缓慢,说明亚甲基蓝溶液基本降解完全.2.5 pH值对降解率的影响向7份,20mL亚甲基蓝溶液中分别加入25mg 光催化剂SnO2,用HCl和NaOH调节溶液pH值分别为1,3,5,7,9,11,13,用300W汞灯光照20min后,计算降解率,其结果如图5所示.由图5可见,随着溶液pH值的增加,亚甲基蓝溶液的降解率逐渐增加.由于SnO2受到紫外光照射后,会产生空穴,空穴可以和OH-反应生成羟基自由基(·OH),·OH具有很强的氧化性,可以使亚甲基蓝氧化褪色[20].在酸性pH范围时,亚甲基蓝溶液的降解率增加缓慢,这是由于在酸性溶液中,OH-浓度较低,所产生的·OH的数目相对较小,所以降解率增加缓慢.当溶液由酸性过渡到碱性时,OH-增加很多,产生的·OH数目随之增加,所以在溶液pH=7的前后,亚甲基蓝溶液的降解率大幅增加,当溶液的pH值增加到11以后,亚甲基蓝溶液的降解率达91%,亚甲基蓝溶液基本降解完全.由于光照时间较短只有20min,所以其降解率低于光照30min的降解率.本文通过水热法制备了对亚甲基蓝具有良好光催化性能的球形花状结构SnO2,并考察了催化剂用量、光照时间及溶液pH值对其光催化性能的影响.结果表明,300W汞灯照射30min,SnO2最佳加入量1.25mg/mL;当紫外光照时间超过30 min时,亚甲基蓝溶液降解率达到了96.3%.当溶液pH由酸性变化到碱性时,亚甲基蓝溶液降解率大幅增加,降解更加完全.球形花状SnO2的制备方法操作方便、条件温和、设备简单,有望用于大规模生产,且可能应用于其他氧化物花状结构的制备,预计其在染料废水处理方面有一定的应用价值.当然,这种光催化剂的性能还没有与其他光催化剂进行比较,此外,这种光催化剂对不同染料的降解性能和降解机理还有待于进一步的研究.【相关文献】[1] 余花娃,樊慧庆,王晶,等.Co掺杂ZnO微/纳米纤维的制备及其光催化性能[J].纺织高校基础科学学报,2014,27(2):244-247.YU Huawa,FAN Huiqing,WANG Jing,et al.Preparation and photocatalytic characterization of Co-doped ZnO micro/nanofibers[J].Basic Sciences Journal of TextileUniversities,2014,27(2):244-247.[2] 王文静,郭晓玲,王志刚,等.纳米二氧化钛光催化净化酸性染料废水的研究[J].西安工程大学学报,2011,25(2):216-219.WANG Wenjing,GUO Xiaoling,WANG Zhigang,et al.Study of photocatalysis purification of acid dyeing wastewater with titania[J].Journal of Xi′an PolytechnicUniversity,2011,25(2):216-219.[3] WANG X,HAN X G,XIE S F.Controlled synthesis and enhanced catalytic and gas-sensing properties of tin dioxide nanoparticles with exposed high-energy facets[J].Chem Eur J,2012,18(8):2283-2289.[4] KRISHNAKUMAR T,JAYAPRAKASH R,PARTHIBAVARMAN M.Microwave-assisted synthesis and investigation of SnO2 nanoparticles[J].Mater Lett,2009,63(11):896-898. [5] LUPAN O,CHOW L,CHAI G,et al.Synthesis of one-dimensional SnO2 nanorods via a hydrothermal technique[J].Physica E,2009,41(4):533-536.[6] MA X L,LI Y,ZHU Y L.Growth mode of the SnO2 nanobelts synthesized by rapid oxidation[J].Chem Phys Lett,2003,376(5/6):794-798.[7] KUMAR B,LEE D H,KIM S H,et al.General route to single-crystalline SnO2 nanosheets on arbitrary substrates[J].J Phys Chem C,2010,114(25):11050-11055.[8] LI L M,YIN X M,LIU S,et al.Electrospun porous SnO2 nanotubes as high capacity anode materials for lithium ion batteries[J].Electrochem Commun,2010,12(10):1383-1386.[9] CHEN Z W,JIAO Z,WU M H,et al.Bulk-quantity synthesis and electrical properties of SnO2 nanowires prepared by pulsed delivery[J].Mater Chem Phys,2009,115(2/3):660-663.[10] NING J J,DAI Q Q,JIANG T,et al.Facile synthesis of tin oxide nanoflowers:A potential high-capacity lithium-ion-storage material[J].Langmuir,2009,25(3):1818-1821.[11] LOU X W,WANG Y,YUAN C L,et al.Template-free synthesis of SnO2 hollownanostructures with high lithium storage capacity[J].Adv Mater,2006,18(17):2325-2329.[12] ANDREI P,FIELDS L L,ZHENG J P,et al.Modeling and simulation of single nanobelt SnO2 gas sensors with FET structure[J].Sens Actuators B,2007,128 (1):226-234.[13] WANG B,ZHU L F,YANG Y H,et al.Fabrication of a SnO2 nanowire gas sensor and sensor performance for hydrogen[J].J Phys Chem C,2008,112(17):6643-6647.[14] MATIN B M,MORTAZAVI Y,KHODADADI A A,et al.Alkaline-and template-free hydrothermal synthesis of stable SnO2 nanoparticles and nanorods for CO and ethanol gas sensing[J].Sens Actuators B,2010,151 (1):140-145.[15] WANG D,CHU X F,GONG M L.Gas-sensing properties of sensors based on single-crystalline SnO2 nanorods prepared by a simple molten-salt method[J].Sens Actuators B,2006,117(1):183-187.[16] WANG G X,PARK J S,PARK M S,et al.Synthesis and high gas sensitivity of tin oxide nanotubes[J].Sens Actuators,B,2008,131(1):313-317.[17] CHENG G E,CHEN J Y,KE H Z,et al.Synthesis,characterization and photocatalysis of SnO2 nanorods with large aspect ratios[J].Mater Lett,2011,65(21/22):3327-3329. 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纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展

纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展

纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展摘要:纳米氧化锌因为纳米材料本身独特的效应,使其有着独特的物理和化学性能,在日益重视环境的现在来说,纳米氧化锌的光催化降解性能越来越使人重视,本文对纳米氧化锌光催化降解性能的研究进行综述。

关键词:纳米氧化锌光催化性能影响1引言近年来随着社会科技的不断发展,社会污染也越来越严重,一些污染物自然降解较慢,随着人们的深入研究发现作为半导体的氧化锌因其独特的物理和化学性能,可使污染物在光催化下分解,自半导体的光催化效应发现以来,一直引起人们的重视,原因在于这种效应在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面有重要的应用。

作为一种重要的光催化剂,纳米氧化锌有着比块体氧化锌更强的光催化能力。

一方面,这是因为量子尺寸效应会使半导体能隙变宽,导带电位变得更负,而价带电位变得更正,从而使纳米氧化锌获得了更强的氧化还原能力;另一方面,纳米氧化锌有比块体氧化锌大得多的比表面积,高比表面积使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力,这对提高催化反应的速度是十分有利的。

[1]2纳米氧化锌的光催化性能影响因素2.1形貌对光催化性能的的影响纳米氧化锌的制备技术决定了纳米氧化锌的微观形貌,进一步决定了其不同的光催化性能,纳米氧化锌的主要形貌有花状、棒状、片状、颗粒状等其他特殊结构。

周小岩等[2制备出三种不同形貌的纳米ZnO粉体,分别为纺锤状,棒状和片状。

纺锤状和棒状显露的(001)晶面相对非极性面其面积很小。

片状ZnO显露的(001)晶面相对非极性面其面积较大。

因此3种相貌的ZnO样品显露(001)晶面的大小顺序依次是:片状>棒状>纺锤状,其光催化活性大小也是片状>棒状>纺锤状。

经比较得出片状ZnO呈现出较高的光催化活性的结论。

其原因是ZnO晶体显露极性面的面积相对非极性面越大,其光催化活性越高。

特殊形貌的纳米氧化锌也同样受到重视,余花娃等[3],以乙酸锌和氢氧化钾为原料合成纳米ZnO,该产物呈现形貌均一的海胆状结构。

纳米氧化锌紫外光解水体中的亚甲基蓝

纳米氧化锌紫外光解水体中的亚甲基蓝

Ab s t r a c t : Z n 0 n a n o p a r t i c l e - s p r o d u c e d b y t h e l e a c h i n g r e s i d u e o f a c e r t a i n l e a d - z i n c t a i l i n g s i n S h a n g l u o
Vo 1 . 2 9 No . 4
Aug . 201 5
纳米氧化锌紫外光解水体 中的亚 甲基蓝
孙 强 强
( 商洛学院 化学工程 与现代材料学 院/ 陕西省尾矿资源综合利用重 点实验室 , 陕西商洛 7 2 6 0 0 0 )
摘 要: 以 商洛 某铅锌 尾 矿 库 的铅 锌 冶金 炉 窑渣 制得 的纳 米 Z n O 为光催 化 剂 . 研 究 了其 对 水体 中亚 甲基 蓝 ( MB) 的 光催 化 降 解作 用 , 探 讨 了紫 外 降解 废 水 中亚 甲基 蓝 的 过 程 与 性
d e ra g d a t i o n o f t r a c e me t h y l e n e b l u e i n t h e wa s t e wa t e r we r e d i s c u s s e d . Re s u l t s s h o we d t h a t he t d e ra g d a t i o n
( C o U e g e o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g a n d Mo d e r n Ma t e r i ls / S a h a a n x i Ke y L a b o r a t o r y o f Co mp r e h e n s i v e

2024浙江高考化学模拟试题含答案

2024浙江高考化学模拟试题含答案

H ₂O BryCCL化学试题卷说明:1.全卷满分100分,考试时间90分钟;2. 请将答案写在答题卷的相应位置上;3. 可能用到的相对原子质量:H-1;C-12;0-16;Na-23;Cl-35.5;Ti-48;Ba-137。

一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。

每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.核污水中含有“C、器Cs 、赞U 等放射性粒子,任意排放会造成严重的环境灾难。

”C 与C 的关系是 A. 同素异形体 B. 同分异构体 C. 同系物 D. 同位素2.下列化学用语表示正确的是A. 用电子式表示 HCl 的形成过程:B. 基态 Fe 原子的价层电子轨道表示式:3d 4sC. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:D.NH ₃ 的 VSEPR 模型:3.BeCl ₂ 熔点较低,易升华,溶于醇和醚,其化学性质与AlCl ₃ 相似。

下列说法正确的是 A.BeCl ₂ 属于电解质,但熔融态不导电 B.Be 位于元素周期表的 p 区 C.BeCl ₂ 熔点比 BeBr ₂ 高 D.BeCl ₂ 不与 NaOH 溶液反应4. 下列有关物质用途的说法正确的是A. 葡萄酒中加入二氧化硫,可抗氧化、抑制细菌生长B. 生石灰、铁粉、硅胶是食品行业中常用的干燥剂C. 碳酸氢铵、碳酸氢钠可做食品凝固剂D. 工业上用氢气高温还原二氧化硅制取粗硅 ·5.利用下列装置和试剂进行实验,能达到实验目的的是玻璃 表面皿Na饱和 FeCl ₃ 溶液至红褐色 停止加热CuSO ₄ 溶液Fe CuA.观察钠的燃 烧B.制备氢氧化铁胶体(夹持装置省略)C.检验CH ₃CH ₂Br 与N a O H 乙醇溶液反应 后的气态产物D.铁片表面镀铜6.腾 (PH ₃)可用白磷(P ₄)与过量碱液反应制备,反应方程式:P ₄+3KOH+3H ₂O=PH ₃↑+3K H ₂PO ₂, 下列说法不正确的是 A.1mol P ₄ 含σ键数目为6N ₄ B.KH ₂PO ₂ 为酸式盐C. 氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3D. 生成1mol PH ₃转移的电子数为3N ₄ 7.下列说法不正确的是A. 发蓝处理后的钢铁耐腐蚀性较强,是因为发蓝过程改变了钢铁的晶体结构B. 硫化橡胶具有较高强度,是因为二硫键将线型结构转变为网状结构C.低密度聚乙烯的软化温度较低,是因为高分子链之间有较多长短不一的支链D. 石墨具有导电性,是因为碳原子的 p 轨道相互重叠,使p 电子可在层内自由移动 18 下列反应的离子方程式在确的是 A. 用酸性KMnO ₄标准溶液滴定草酸:2Mn O ₄+5C,O?+16H¹=2Mn²*+10CO ₂↑+8H ₂O B.Mg(HCO ₃)₂ 溶液与过量NaOH 溶液反应:Mg²*+2HCO ₃+2OH~=MgCO ₃↓+2H ₂O C. 用石墨电极电解 CuCl ₂溶液:D. 酸化的FeSO ₄溶液暴露在空气中:4Fe²+O ₂+4H ⁴=4Fe³+2H ₂O 9.甘草素是从甘草中提炼制成的甜味剂,其结构如图所示,下列说法正确的是 A. 甘草素分子中无手性碳原子B. 甘草素分子中至少有5个碳原子共直线C. 甘草素可与 HCN 反应D.1 mal 甘草素最多可消耗3 mol NaOH10 W 、X 、Y 、Z 是短周期主族元素,W 与其他元素不在同一周期,X 元素的电负性仅次于氟元 素,Y 的基态原子中单电子与成对电子个数比为3:4,Z 原子电子总数与X 原子的最外层电 子数相同。

纳米氧化锌作为光催化剂的研究

纳米氧化锌作为光催化剂的研究

纳米氧化锌作为光催化剂的研究引言:光催化技术是一种高效、环保的废水处理方法,它利用光照下催化剂对有机污染物进行氧化降解。

纳米氧化锌是一种常用的光催化剂,其光催化性能强、稳定性好,因此在染料降解、水分解、CO2还原等领域得到广泛应用。

本文将从氧化锌的制备、光催化机理、性能提升等方面总结纳米氧化锌作为光催化剂的研究进展。

一、氧化锌的制备方法目前常用的氧化锌制备方法主要有溶液法、沉淀法、水热法、气相法等。

其中溶液法是最常用的方法之一,通过控制反应条件如温度、pH值、反应时间等来控制氧化锌的形貌和粒径。

水热法制备氧化锌具有简便、低成本的特点,在低温下可以得到纯相的纳米氧化锌。

沉淀法通过添加沉淀剂将产生的氧化锌沉淀下来,制备出纳米氧化锌颗粒。

二、纳米氧化锌的光催化机理纳米氧化锌的光催化机理主要通过光激发产生的电子空穴对实现。

当纳米氧化锌吸收光能激发产生电子和空穴时,它们会迁移到表面活性中心,参与氧化还原反应。

其中电子参与还原反应,而空穴参与氧化反应。

纳米氧化锌的禁带宽度较窄,能够吸收可见光和紫外光,因此在光催化中具有较高的活性。

三、纳米氧化锌的性能提升为了提高纳米氧化锌的光催化性能,研究者采取了多种方法进行功能化修饰。

常见的方法包括:掺杂、复合材料制备、表面修饰等。

掺杂是指将其他金属或非金属元素引入氧化锌晶格中,用于提高纳米氧化锌的光催化活性。

常见的掺杂元素有氮、铜、银等。

复合材料制备是将纳米氧化锌与其他材料结合制备复合催化剂,以提高催化性能。

常见的复合材料有纳米二氧化钛、纳米银等。

表面修饰是指通过改变纳米氧化锌的表面状态来提高光催化性能,如修饰导电材料、有机物等。

四、纳米氧化锌的应用领域纳米氧化锌作为光催化剂在许多领域得到了广泛的应用。

在染料降解领域,纳米氧化锌可以有效降解有机染料,如亚甲基蓝、罗丹明B等。

在水分解领域,纳米氧化锌可以吸光产生的电子用于水分解反应,从而产生氢气。

在CO2还原领域,纳米氧化锌可以将CO2还原为有机物,实现CO2的循环利用。

锌掺杂二氧化钛薄膜制备及其光催化降解亚甲基蓝

锌掺杂二氧化钛薄膜制备及其光催化降解亚甲基蓝

材料工程B I O T W O R LD 生物技术世界生物技术世界1引言1972年,Fujishima 和Honda [1]报道了在光的照射下TiO 2微粒表面通过氧化、还原反应,不仅能够分解水,也可以分解有机物,这种现象引起了研究人员对光催化降解反应的极大兴趣。

光催化技术是一种新型、高效、节能的现代绿色环保技术,其原理是利用光源辐照将有害污染物分解成为无害或者毒性较小的小分子矿化物的过程。

TiO 2凭借其优异的光催化性能、良好的光化学稳定性、不产生二次污染、安全无毒、价格低廉等特点,成为目前最具前景的绿色环保材料,被广泛地应用于光催化自洁净,水、气的净化以及杀菌和抗癌等方面[2-5]。

TiO 2对紫外光有强烈的吸收,但由于其禁带较宽(3.2eV),在紫外光激发下产生的电子、空穴容易复合,这样比较高的载流子复合率在一定程度上就限制了TiO 2的光催化性能的发挥,使得作为光催化剂的TiO 2,本身并不完美。

为了能让TiO 2材料更好地服务于我们的生活,对TiO 2进行掺杂改性降低其载流子的复合率,提高TiO 2光催化效率,具有切实的环境和经济效益。

2实验2.1溶胶的制备以钛酸丁酯、无水乙醇、硝酸、去离子水以及冰醋酸为初始条件,物质的量的比例为:T i (O B u )4:E t O H :H 2O :H N O 3:CH 3CO O H =1:18:2:0.2:0.5来制备TiO 2溶胶。

具体步骤如下,量取钛酸丁酯溶于三分之二体积无水乙醇中,加入冰醋酸作为抑制剂,其作用是延缓钛酸丁酯的强烈水解。

磁力搅拌,逐渐变为淡黄色均匀透明溶液(A)。

搅拌30min 后将三分之一体积的无水乙醇、硝酸和去离子水的混合溶液(B)逐滴加入(A)中,继续强烈搅拌3h,得到TiO 2溶胶,静置陈化24h 待用。

用Z n(C H 3C O O)22H 2O 向TiO 2中引入锌元素。

在TiO 2溶胶制备过程中,在溶液B 中加入一定量的Zn(CH 3COO)22H 2O,搅拌混合均匀后缓慢地加入A 溶液中。

211171506_生物合成氧化锌纳米颗粒材料及其抗菌应用

211171506_生物合成氧化锌纳米颗粒材料及其抗菌应用

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 4 期生物合成氧化锌纳米颗粒材料及其抗菌应用司银芳1,2,3,胡语婕1,2,3,张凡2,4,董浩2,3,5,佘跃惠1,2,3(1 长江大学石油工程学院,湖北 武汉 430100;2 非常规油气湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430100;3湖北省钻采工程重点实验室,湖北 武汉 430100;4 中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;5长江大学化学与环境工程学院,湖北 荆州 434023)摘要:随着环境污染加剧与抗生素的广泛使用,各种威胁人类健康的疾病逐渐爆发,病原菌对抗生素的耐药性问题也愈发严重。

这促使许多研究都集中在对绿色环保、抗菌活性强、不易产生耐药性的新型抗菌剂的探索上,并且纳米技术已被证明可作为对抗病原菌的有效手段。

氧化锌纳米颗粒材料具有优异的抗菌抑菌性能,有望作为新型金属离子抗菌材料而被广泛应用。

与传统物理化学方法相比,氧化锌纳米颗粒的生物方法具有操作简单、安全性高、对环境污染小等优势,已成为纳米合成技术发展的新趋势。

本文首先综述了利用植物、藻类、微生物等提取物进行氧化锌纳米颗粒的生物合成方法与合成机理,总结了氧化锌纳米颗粒的抗菌机制,讨论了氧化锌纳米材料在医药行业、纺织工业、食品行业、农业等相关领域的抗菌应用,最后进一步展望了含有氧化锌的创新型多金属复合型纳米颗粒的相关研究与应用前景,为氧化锌纳米技术发展提供了新思路。

关键词:氧化锌纳米颗粒;生物合成;抗菌机制;抑菌应用;多金属纳米材料中图分类号:TQ132.4+1;TB383.1 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)04-2013-11Biosynthesis of zinc oxide nanoparticles and its application to antibacterialSI Yinfang 1,2,3,HU Yujie 1,2,3,ZHANG Fan 2,4,DONG Hao 2,3,5,SHE Yuehui 1,2,3(1 College of Petroleum Engineering, Yangtze University, Wuhan 430100, Hubei, China; 2 Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas, Wuhan 430100, Hubei, China; 3 Key Laboratory of Drilling and Production Engineering for Oil and Gas ,Hubei Province ,Wuhan 430100, Hubei, China; 4 College of Energy, China University of Geosciences (Beijing),Beijing 100083, China; 5 College of Chemistry & Environmental Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434023, Hubei, China)Abstract: With the aggravation of environmental pollution and the widespread use of antibiotics, various diseases threatening human health have gradually broken out, and the problem of antibiotic resistance of pathogenic bacteria has become increasingly serious. This has prompted many researches to explore new antibacterial agents that are environmentally friendly, have strong antibacterial activity, and do not easily produce drug resistance. Nanotechnology has been proved to be an effective means to fight against pathogens. Zinc oxide nanoparticles have excellent antibacterial properties and are expected to be widelyused as new metal ion antibacterial materials. Compared with traditional physical and chemical methods, the biological method of zinc oxide nanoparticles has the advantages of simple operation, high safety, and less environmental pollution. It has become a new trend in the development of nano synthesis technology.综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1026收稿日期:2022-06-02;修改稿日期:2022-08-11。

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氧化锌降解亚甲基蓝
氧化锌(ZnO)是一种常见的氧化物,具有良好的光催化性能和抗菌性能。

近年来,关于利用氧化锌降解有机污染物的报道越来越多,其中也包括亚甲基蓝。

氧化锌降解亚甲基蓝的过程主要是利用ZnO在紫外光的作用下产生羟基自由基(·OH),然后·OH与亚甲基蓝反应,使其降解。

具体反应过程可能如下:
1. ZnO在紫外光的照射下产生电子-空穴对,即光生载流子。

2. 产生的电子和空穴分别与水分子和氧气反应,生成羟基自由基(·OH)和超氧离子(·O₂⁻)。

3. ·OH和·O₂⁻与亚甲基蓝反应,使其降解为小分子物质。

值得注意的是,氧化锌降解亚甲基蓝的效果受到多种因素的影响,如光照强度、pH值、ZnO的投加量等。

同时,氧化锌还可以与其他物质如过渡金属、贵金属等复合,以提高其光催化性能和降解效果。

综上所述,氧化锌可以用于降解亚甲基蓝,但具体的应用效果还需要根据实际情况进行评估和优化。

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