畢業(yè)論文（設(shè)計）-固相法制備AgNbO3粉體

1、jingdezhen ceramic institute本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）固相法制備agnbos粉體preparation of agnbospowders by solid phase材料科學(xué)與工程學(xué)院景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）材料學(xué)院 2013 年10月16日專業(yè)環(huán)境工程班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師題目固相法制備agnbo3粉體及其光催化活性的研究主要研究內(nèi)容和設(shè)計技術(shù)參數(shù)：1、固相法制備agnbo3催化劑，探討不同銀與鎧的比例研究其催化性 能；2、以亞甲基藍(lán)為降解對象，考察催化劑的光催化活性；基本要求（含成果要求）：1、參考屮英文文獻(xiàn)，寫岀文獻(xiàn)綜述，并翻譯3000字以上的外

2、文文 獻(xiàn)一篇；2、在教師的指導(dǎo)下，擬定實驗方案，寫出開題報告；3、獨立完成實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析；4、寫出規(guī)范的論文及摘要，英文摘要不少于3000英文字符。5、在指定地點集屮、考勤。工作進(jìn)度計劃：第1-3周畢業(yè)實習(xí)；查閱中英文文獻(xiàn)資料，完成外文資料翻譯，設(shè)計實驗方案，寫出文獻(xiàn)綜述和開題報告；第4- 5周實驗準(zhǔn)備與探索實驗；第6-14周 影響因素實驗、數(shù)據(jù)分析處理；第15-16周 撰寫、修改論文，按要求打印、上交論文，準(zhǔn)備答辯。摘要本次實驗選用新型光催化劑銳酸銀，在可見光光源的作用下，降解有 機染料。通過改變不同的銀元素和銳元素的比例，來改變催化劑的物理結(jié) 構(gòu)，以提高其在可見光的范圍內(nèi)的對有

3、機污染物催化效果。此類光催化劑 在水處理區(qū)域有十分廣泛的應(yīng)用前景。實驗證明，銳酸銀xag(l-x)nbo：；屮，當(dāng)x二0.4時，在可見光下，對亞 甲基藍(lán)的光催化性能最好。結(jié)果表明：催化劑agnbo3對染料降解的最佳投加量為0. 15g,光照 150min后，對染料的降解率可以達(dá)到88.3.%。光照150min后，對染料的降 解率可以達(dá)到88. 3%。當(dāng)投加量為0. 15g,對亞甲基藍(lán)染料脫色率隨著染料 溶液初始濃度(2 mg/l6 mg/l)的上升而降低，染料濃度為2 mg/l時，染料 的降解率為83. 2%,當(dāng)染料濃度為6 mg/l時，降解率率下降到66.6%。實驗 的濃度范圍內(nèi)，染料的光催

4、化降解反應(yīng)遵循一級反應(yīng)動力學(xué)方程，表觀反 應(yīng)速率常數(shù)隨著染料濃度的增加而減小。本文用亞甲基藍(lán)染料、羅丹明和玫瑰紅來驗證銳酸銀光催化劑的可見 光催化性能，以其xrd、sem為表征。實驗表明，當(dāng)x=04時的配比的催化 劑得到的催化性能最好，對亞甲基藍(lán)的降解可以達(dá)到88.3%,相比1:1的 原始配比有了很大的提高。關(guān)鍵詞：光催化 agnbo3有機染料abstractthe experimental use of a new si1 ver niobate photocatalyst, under the act ion of visible 1 ight, the degradat ion of o

5、rganic dyes. under the action of visible light, the degradation of organic matteby changing the type of elements and the siivor ratio of niobium to change the physical structure of the catalyst to enhance its catalytic effect in the visible range of the organic pollutants. such photocatalyt ic water

6、 treatment area has a very wide range of applicat ions.experiments show that si 1 ver niobatc xag (lx) nb03, whon x 二 0. 4, the in visible 1ight, methylene blue photocatalyt ic best performance.the results show that: the best dosage of catalyst agnbo3 dye degradati on is 0. 1 5g, after i11umination

7、150min, the degradati onrate of the dye can reach 88.3%. when the dosage i s 0. 15g, decolorization rate of methylene blue dye as the initial concentration of the dye (2 mg/l、6 mg/l) rise and lower. when the concentrat ion of 2 mg/l, the decol or izat ion rate of 83. 2%, when the dye concentration o

8、f 6 mg/l, the decolorization rate dropped to 66. 6%. the concentration range of the experiment.in this paper, methylene blue dye, rhodamine and red roses toverify thephotocatalytic properties of si 1 ver niobate catalysts, using xrd, sem for the character i zat i on. experiments show that when the r

9、atio of the catalytieproperties of x = 0 4 to get the best catalyst for the degradation of methylcnc blue can reach 88.3%, compared to the original 1:1 ratio has been greatly improved.keywords: photocatalytic agnbo3 solid phase organic dyesabstract前言11.1 論文研究的目的與意義11. 2論文研究的來源與背景11. 3論文研究的方法22文獻(xiàn)綜述32

10、. 1環(huán)境污染32. 2光催化劑的理論基礎(chǔ)32.3影響光催化反應(yīng)活性的因素42. 4光催化劑的應(yīng)用42. 5目前光催化材料存在的問題52. 6銀系光催化劑63實驗內(nèi)容73. 1實驗藥品與分析儀器73. 1. 1化學(xué)試劑與材料73. 1. 2分析儀器與試驗設(shè)備73. 2實驗內(nèi)容83.2.1 不同配比(x 二 0.4、0.45、0.5、0.55、0. 6)銳酸銀 xag (1 -x) nb0： 的制備 83. 2. 2可見光下不同配比的銳酸銀催化劑對亞甲基藍(lán)染料的降解93. 2. 3實驗指標(biāo)體系93. 3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制103. 3. 1亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線103. 3. 2羅丹明的標(biāo)準(zhǔn)曲103. 3.

11、 3玫瑰紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線114結(jié)果討論與分析134. 1催化劑表征134. 1. 1xrd表征和催化劑結(jié)構(gòu)表征134.1.2催化劑的形貌特征144. 2亞甲基藍(lán)空白試驗144. 3催化劑對染料的暗吸附作用154. 4不同銳和銀配比對亞甲基藍(lán)降解的影響164. 5催化劑投加量的影響184. 6染料初始溶度的影響194. 7對比亞甲基藍(lán)染料，降解羅丹明224.8對比亞甲基藍(lán)，降解玫瑰紅234. 9對比可見光，紫外光下對亞甲基藍(lán)的降解235結(jié)論255. 1結(jié)論255. 2建議256經(jīng)濟分析266. 1可見光下光催化劑的合成與性能分析266.2能耗水電費266. 3前景分析26致謝27參考文獻(xiàn)28冃u b

12、1.1 論文研究的目的與意義毫無疑問，覘酸鹽材料具有廣闊的應(yīng)用前景，在微波介電陶瓷、光催化 和發(fā)光材料等方面都有著重要的應(yīng)用。但是，目前苛刻的反應(yīng)條件和昂貴 的原料限制了其進(jìn)一步的實際開發(fā)應(yīng)用。因此，開發(fā)銳酸鹽材料合成的 新途徑，尤其是在溫和條件下合成過渡金屬銳酸鹽將是十分有意義的工作。木論文研究的目的是用固相法在前人的基礎(chǔ)上改進(jìn)方法合成一種性能 優(yōu)越的光催化劑，并且在可見光下有實際應(yīng)用意義的半導(dǎo)體催化劑。改變 目前很多光催化劑只能在紫外線范圍內(nèi)有作用的現(xiàn)狀。從而得到一種綠色 環(huán)保，在水處理及其各個領(lǐng)域有潛在價值的催化劑。1.2 論文研究的來源與背景1972年fujishima和honda在自

13、然雜志上刊登了將ti（h作為陽極進(jìn)行 紫外光光照分解水為也和（）2的研究結(jié)果，得出了光催化在能源應(yīng)用方面的 可能性。隨后又有人進(jìn)一步證明了光催化更實際的降解有機物的可能性。 受地球環(huán)境不斷惡化的大前提影響下，光催化的研究才引起人們越來越多 的關(guān)注。目前，光催化領(lǐng)域迅速發(fā)展，其中主要集中在太陽能制氫與太陽 能降解有機污染物領(lǐng)域。tio?能隙較大（3. 2ev）,這決定了其只能響應(yīng)波長入385nm的光。這 個波段的光屬于短波一長的紫外光范圍，在太陽光中其能量所占比重較低， 大量的可見光沒有得到利用。另一方面催化劑光吸收范圍窄、效率低等問題阻礙了 ti02大規(guī)模商業(yè) 應(yīng)用，這促使人們將其研究的垂點放

14、在提高光催化反應(yīng)效率以及增強光催 化材料的可見光吸收方面。尤其是近年來，人們對光催化劑的關(guān)注越來越轉(zhuǎn)向其他領(lǐng)域，不僅僅 是二氧化鈦，還有其他鈣鈦礦物質(zhì)。并尋找其他替代元素元素，其中銀系 就因為其獨特的優(yōu)勢成為研究的熱點。其中效果較好的主要是agnbo,研究 表明，因為銀的存在能改變催化劑的能帶結(jié)構(gòu)，使價帶上移，減少禁帶寬 度，從而提高其光的響應(yīng)范圍。有研究表明含有d區(qū)的五價金屬元素如v3d 或nb4d軌道的導(dǎo)帶底部比較緊密，而含p區(qū)五價金屬p軌道的導(dǎo)帶底部較 為分散，這種分散的結(jié)構(gòu)會改善催化劑的光催化活性山含p區(qū)5價金屬元 素的潛在催化劑有agbio3和agsb03o kato151等人在20

15、08年用sb205和ago通過傳統(tǒng)的固相法合成出agsbo3,并發(fā)現(xiàn)其在可見光照射下， 能有效的降解氣態(tài)異丙醇并從agno:j溶液中產(chǎn)生氧氣。由于催化劑結(jié)晶度、粒徑和比表面積的影響，催化劑催化活性不同， 而不同的合成方法合成催化劑的結(jié)晶度、粒徑和比較面積又不相同，因此 不同方法合成的催化劑的活性也不同。目前為此，制備光催化的技術(shù)最常 用的是固相合成法。1. 3 論文研究的方法本文選用新型半導(dǎo)體光催化劑銳酸銀，通過固相法，改變覘和銀的不 同配比，合成不同的光催化劑。然后在可見光的激發(fā)下，使其表現(xiàn)極強的 氧化性，不同的配比對有機染料進(jìn)行降解，找出最好的那一種配比，驗證 其催化性能。n的是為了更好的

16、應(yīng)用于水處理污染物的降解。降解的機理：半導(dǎo)體粒子具有能帶結(jié)構(gòu)，由填滿電子的低能價帶和空 的高能導(dǎo)帶組成。在價帶和導(dǎo)帶之間存在一層禁帶。而電子想要躍遷到導(dǎo) 帶外面，就必須有足夠的能力激發(fā)它，穿過禁帶，同時產(chǎn)生空穴。而光生 空穴具有很強的得電子能力，具有強氧化性，可奪取半導(dǎo)體表而的有機物 或溶劑屮的電子，使原本不吸收入射光的物質(zhì)被活化氧化，而電子受體則 可以通過接受表面上的電子而被還原。2文獻(xiàn)綜述2. 1環(huán)境污染隨著中國近30年來的經(jīng)濟高速發(fā)展帶來的物質(zhì)變革，生活水平的迅速 提高，背后隱藏的是物質(zhì)的過度開發(fā)利用，資源的枯竭浪費和經(jīng)濟發(fā)展帶 來的環(huán)境負(fù)面影響。并且越來越多的人們逐漸的意識到這個問題嚴(yán)

17、重性。目前中國主要有：陸地污染（資源的過度開采、垃圾過度產(chǎn)生）、海 洋污染（魚過度捕撈、海洋水污染）、空氣污染（汽車尾氣、工業(yè)尾氣）水 體污染（工業(yè)農(nóng)業(yè)水排放）。尤其是水污染的治理一直是長期以來被忽略的 問題，只有近年來才越來越意識。還有pm2.5,大氣問題等等，越來越成 為連普通老百姓都關(guān)心的事件。21世紀(jì)，最熱門的依舊是環(huán)境問題。早在西方就出現(xiàn)了一些學(xué)術(shù)研究， 并逐漸變成一門新的科學(xué)分支光催化。在環(huán)境日益惡化的情況下，正 越來越受到人們的強熱關(guān)注，并引發(fā)了一股研究光光催化劑的熱潮。2. 2光催化劑的理論基礎(chǔ)自1972年，fujishinm等在n ature ±發(fā)表的論文揭開了研究

18、光催化 技術(shù)的序幕。之后，光催化技術(shù)在大氣治理、工業(yè)水處理、鐵電陶瓷等眾 多領(lǐng)域有了深入的發(fā)展。光催化技術(shù)以半導(dǎo)體的能帶理論為基礎(chǔ)，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)一般由填 滿電子的低能價帶和空的高能導(dǎo)帶構(gòu)成，它們之間由禁帶分開。而電子想 要躍遷到導(dǎo)帶外面，就必須有足夠的能力激發(fā)它，穿過禁帶，同時產(chǎn)生空 穴。光生空穴具有很強的得電子能力，具有強氧化性，可得到反應(yīng)物質(zhì)的 電子，使物質(zhì)被活化氧化，而電子受體則可以通過接受表面上的電子而被 還原，從而使物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。以ti02為例tic>2 + av t1o2 (e； h+)(1)e + /t 7 heat or 加臚 + ohho*(3)ho- + d

19、td* + hzo + h2oads->ho+tcafv(7)c + q t op(5)臚 + d ®(8)盡管催化劑被光激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴，可以和受體物質(zhì)發(fā)生氧化還原 反應(yīng)，可是事實并非如此。實際上電子和空穴仍然存在分分合合的情況。 如果電子和空穴沒有受體接觸，雖然禁帶存在，復(fù)合幾率高。我們的目的 就是阻止他們復(fù)合，利用電子受體，不斷地接受電子和空穴。通過不同的 方式，甚至增加其他的元素，摻雜其他的金屬元素等等。2.3影響光催化反應(yīng)活性的因素1, 晶體尺寸晶粒尺寸大小對電子-空穴的復(fù)合率有很大影響，當(dāng)半導(dǎo)體納米顆粒在 一定范圍內(nèi)時，存在著顯著的量子尺寸效應(yīng)。顆粒超過一定的范圍

20、時，對 光催化劑產(chǎn)生電子-空穴有明顯的阻礙作用。2, 光源和光照強度的影響激發(fā)光源的能量不同，導(dǎo)致光催化劑光生空穴量不同，催化效率不同。 激發(fā)光能量過高，會發(fā)生光解反應(yīng)，這對光催化反應(yīng)有一定影響16'17o3, 外加氧源通常外加氧源的方法是加入02或h202,外加的氧化劑不被認(rèn)為是直接 參與了降解反應(yīng)，而是提高光催化效率的重要途徑z。外加氧源能夠加快 電子和空穴的分離，02能充當(dāng)電子的捕獲劑，形成超氧負(fù)離子，同時也是氫 氧自由基的來源。所以外加氧源能有效的提高催化劑的催化活性口8】。4, 粒徑和比表面積催化劑顆粒的粒徑和比表面積是相對應(yīng)的，當(dāng)催化劑的粒徑越小，則比 表面積相對也越大。研

21、究發(fā)現(xiàn)納米級的比體相的催化活性要高，但是催化劑 的粒徑也不是越小越好，在實際的應(yīng)用中，必須選用合適粒徑的催化劑 19-21o5, 摻雜過渡離子和金屬離子研究表明：在催化劑屮摻雜少量的過渡金屬離子，可在催化劑晶格屮 引入缺陷位置或改變晶體結(jié)晶度，從而影響光生電子與空穴的復(fù)合時間， 提高光催化活性；其次多種過渡金屬離子具有更寬的吸收范圍可更有效地 利用太陽能。2.4光催化劑的應(yīng)用光催化作為一種自然現(xiàn)象已在各個等領(lǐng)域中得到廣泛的研究和應(yīng)用。1，近年來，光催化技術(shù)在學(xué)校、醫(yī)院、等特殊領(lǐng)域殺菌消毒等方面得 到了快速發(fā)展。尤其是最近的h7n9病毒、流行病毒豬流感的反復(fù)出現(xiàn)等等, 政府對預(yù)防疾病的政策頻繁出

22、臺，間接地加速了光催化抗菌殺毒技術(shù)研究, 隨之而來的各種功能性光催化劑被產(chǎn)生。2, 目前，光催化氧化技術(shù)已成為水處理領(lǐng)域的研究熱點之一。利用最 便宜的最普通的太陽光我們既可以有效的降解水屮的各種污染物，這在環(huán) 保領(lǐng)域吋期哪所未有的突破。這不但不會產(chǎn)生二次污染，而且環(huán)境友好， 節(jié)省了許多的人力物力藥劑費的開支。在工業(yè)水處理、生活污水處理等等 方面有很大的發(fā)展。3, 當(dāng)今社會，由于經(jīng)濟高速發(fā)展，伴隨帶來的大氣污染的日趨嚴(yán)重， 人們發(fā)現(xiàn)光催化反應(yīng)對于氣相揮發(fā)性有機物具有普遍較好的降解的特點， 而且空氣屮含有大部分無機污染物，在空氣凈化方面有十分有人的前景。4, 當(dāng)今，社會信息技術(shù)的高度發(fā)達(dá)，促使光纖

23、通信量爆增，進(jìn)而快速 發(fā)展了光纖通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，面對龐大的數(shù)據(jù)存儲容量，高效能的集成電 路，低損耗率的光波導(dǎo)等要求，集成光學(xué)器件的研究已經(jīng)是急需迫切解決 課題。但是研究發(fā)現(xiàn)，規(guī)酸鹽具有良好的的電光、聲光、非線性光學(xué)性能, 預(yù)計以后可以被應(yīng)用于制備各種聲表面波、光波導(dǎo)、光調(diào)制、光倍頻、光 開關(guān)和光轉(zhuǎn)換等器件上。2. 5目前光催化材料存在的問題由于可見光光催化劑潛在的誘人前景，人們對它進(jìn)行了廣泛的研究。 特別是光催化劑的可見光化研究，將為人類充分利用太陽能，改善人類生 活環(huán)境邁出重要的一步。目前太陽光催化技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點方 向，并取得了一定的進(jìn)展。采用金屬離子摻雜、非金屬元素?fù)诫s、復(fù)合半

24、 導(dǎo)體、離子注入、染料光敬化等制備的光催化劑都能在可見光區(qū)域內(nèi)具有 較好的響應(yīng)，表現(xiàn)岀可見光光催化活性，一定程度上提升了光催化技術(shù)的 實用前景。但由于該技術(shù)仍處于研究初期，無論是基礎(chǔ)研究還是應(yīng)用研究 都還有許多問題尚待深入研究和解決。2. 6系光催化劑nb是過渡金屬元素，位于周期表中第五周期，vb族，核外電子排布 為4d'5si,常見價態(tài)為+5。物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定著材料的物理化學(xué)性質(zhì)。銳酸鹽 具有典型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，nb06 a面體以不同方式連接，使其擁有多樣化結(jié)構(gòu) 類型，但其中只有兩種原型結(jié)構(gòu)一鈣鈦礦型（abo；,）和燒綠石型（a2b2oj, 其他結(jié)構(gòu)類型皆由這兩種類型扭曲畸變得來。這類物質(zhì)不

25、僅僅是良好的光 催化劑，而且是很好的鐵電材料，具有十分廣泛地應(yīng)用前景。銀系列可見光催化劑的數(shù)量較多，從元素種類構(gòu)成大致可歸分為三元素構(gòu)成及多 元素構(gòu)成這兩類。三元素構(gòu)成的催化劑主要是以ag和0為固定組成元素, 另外一種元素多變或者三元素間比例不一；多元素構(gòu)成的催化劑顧名思義 元素比較多，都為四種及以上，一般是用固相法、離子交換法合成。目前，大部分的規(guī)酸鹽光催化材料都是采用高溫固相法合成的，溫度 基木都在1000度上下。但問題是高溫鍛燒所造成的顆粒尺寸都比較大增。 另外，1000的溫度，容易造成樣品的揮發(fā)容易引起晶體的缺陷。這兩個因 素都使得光催化的活性大大降低。沒辦法，人們只有想其他的辦法，降

26、低 溫度，摻雜其他元素等等盡管如此，木實驗還是從固相法的另外一個 角度，去嘗試合成覘酸銀。在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽的創(chuàng)新。3實驗內(nèi)容3. 1實驗藥品與分析儀器3. 1. 1化學(xué)試劑與材料實驗研究所采用化學(xué)試劑、材料及純度等級與牛產(chǎn)廠家見表3. lo表3. 1試驗所用試劑table 3.1 the reagent used in the experiment藥品名稱化學(xué)式純度生產(chǎn)單位五氧化二規(guī)nb205分析純國藥集團化學(xué)有限公司硝酸銀agno3分析純南京化學(xué)試劑有限公司無水乙醇c2ii60分析純南京化學(xué)試劑有限公司c16h18c1n3s 3分析純國藥集團化學(xué)有限公司亞甲基藍(lán)三水h20羅丹明c28h

27、31n2o3c1分析純國藥集團化學(xué)有限公司玫瑰紅bc28h31c1n2o3分析純國藥集團化學(xué)有限公司3. 1.2分析儀器與試驗設(shè)備本試驗所用的試驗儀器設(shè)備見表3.2。除了表中儀器及設(shè)備外本試驗還要用到的儀器有：攪拌子、燒杯（若 干）、玻璃棒、量筒、堵堀、研缽、容量瓶（若干）、移液管、汞燈、節(jié)能 燈、暗箱、比色管等等。表3. 2試驗設(shè)備table 3.2 experimental equipments儀器名稱型號生產(chǎn)廠家電子天平j(luò)j200鞏義市予華儀器有限公司磁力加熱攪拌器cjj-931鞏義市予華儀器有限公司行星式球燃機球磨機qm-3sp2南京南大儀器廠電爐xmta景徳鎮(zhèn)電窯廠x-rad 儀d8

28、-advance徳國bruker公司掃描電鏡kyky-1000b中國科學(xué)院儀器中心離心機tg16-ws飛宇熱工儀器廠紫外可見分管光度計wf2800-d3b北京瑞利儀器生產(chǎn)有限公司3. 2實驗內(nèi)容0.6)鋸酸銀 xag(1-x)nb03 的3.2.1 不同配比(x=0.4、0. 45. 0.5、0. 55.制備1、銀和祝元素按不同的配比(1) 按不同的配比稱量不同的的agn03固體和nbzos固體，另外球磨子、 料和醇按照2:1:1. 5的比例加入球磨罐球磨8小時；(2) 球磨過后倒入研缽，一邊攪拌一邊將剩余的乙醇揮發(fā)掉變成粉末， 研缽充分后倒入圮埸；(3) 將圮埸放入爐子，在880的溫度下焙燒

29、5個小時，自然降溫后取 出研缽即得到樣品，流程圖見圖3.3：圖3. 1不同比例的鋸酸銀合成fig3. 1 synthesis of si1ver niobate different proportions3. 2. 2可見光下不同配比的鋸酸銀催化劑對亞甲基藍(lán)染料的降解(1) 用電子天平稱量x=0. 4, 0. 45, 0. 5, 0. 55, 0. 6不同配比的銳酸銀光 催化劑0. lg；(2) 分別用5個燒杯，編號1、2、3、4、5,依照順序依次將催化劑倒 入燒倒入燒杯；(3) 用量筒向1、2、3、4、5號燒杯中分別加入80ml的3 mg/l的亞甲 基藍(lán)溶液；(4) 將燒杯放在暗處遮光攪拌3

30、0min分鐘，30min分鐘后開燈；(5) 暗磁攪拌開始 30min> 60min、90min120min> 150min 時分別取 5ml溶液，離心取上清液，測吸光度，并紀(jì)錄。本實驗光催化劑降解亞甲基藍(lán)的流程圖如圖3. 4：稱取光催化劑o.lg量取80ml 亞甲基藍(lán)暗磁攪拌 3 0 m i n開燈每 30min取5ml離心圖3.2不同配比的催化劑降解亞甲基藍(lán)fig 3.2 different proportions of catalyst degradation of methylene blue3. 2. 3實驗指標(biāo)體系表3. 3試驗測定指標(biāo)table3 3 the param

31、eters of the experimental determination項目出處催化劑晶體結(jié)構(gòu)xrd陶院老校區(qū)催化劑顆粒直徑sem陶院老校區(qū)3.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制3. 3. 1亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線表3.4 亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線table3.4 standard curve of methylene blue亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線溶度c吸光度a1 mg/l0. 1792 mg/l3 mg/l0. 3620. 5454 mg/l0. 7095 mg/l0. 8926 mg/l1. 003圖3.3亞甲基藍(lán)的標(biāo)準(zhǔn)曲線fig3.3 the standard curve of methylene blue3. 3.

32、 2羅丹明的標(biāo)準(zhǔn)曲表3.5羅丹明的標(biāo)準(zhǔn)曲線table3.5 standard curve of rhodamine羅丹明標(biāo)準(zhǔn)曲線溶度 c1 mg/l 2 mg/l 3 mg/l 4 mg/l 5 mg/l 6 mg/l吸光度 a0. 1980. 4060. 6070. 7860. 9691. 109y=0 1849x+0 03026匸2二0 99828溶度mg/l圖3.4羅丹明的標(biāo)準(zhǔn)曲線fig3.4 standard curve of rhodamine3. 3. 3玫瑰紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線表3.6玫瑰紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線table3.6 standard curve of rose red 玫瑰紅標(biāo)準(zhǔn)曲線2

33、. 4溶度 c0. 8 mg/l 1. 2 mg/l 1. 6 mg/l 2 mg/l mg/l 2. 8 mg/l吸光度 a0. 2250. 3730. 5140. 6240. 7630. 879y=0.325x-0.022ra2=0.999030.51.01.52.02.5溶度mg/l6.54 a a a2 a3.0圖3. 5玫瑰紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線fig3.5 standard curve of rose red4結(jié)果討論與分析4. 1催化劑表征4. 1. 1xrd表征和催化劑結(jié)構(gòu)表征在改變不同的銳和銀的配比，在相同的溫度880度下鍛燒5小時，得到的xrd圖如圖4. 1所示j一 a j1 . a

34、 _- 一亠- ax=0.60一， 一亠 一-丄人 a亠丄鼻ji-一一 ax=0.55亠亠l 亠h .ax=0.50 k1 - 亠.aax=0.45一一 m.1x=0.40丄.一a -丄亠丄上1 一 k a>111ti! |1i,1020304050607020/°圖4. 1催化劑xrd圖fig4.1 xrd patterns of catalysts對比覘酸銀標(biāo)準(zhǔn)卡片，可以看出當(dāng)銳過量的時候，主波峰都比較吻合, 說明某一種物質(zhì)過量并未對木體結(jié)構(gòu)有根木性的改變，牛成了銳酸銀。只 是在主波峰左側(cè)出現(xiàn)了微弱的波峰，說明過量的錠化物存在。當(dāng)銀過量的 時候，對比標(biāo)準(zhǔn)卡片，同樣主波峰都比

35、較吻合，說明硝酸銀過量并未對木 體結(jié)構(gòu)有根本性的改變，生成了覘酸銀，只是在主波峰又側(cè)出現(xiàn)了微弱的波峰，說明過量的銀的氧化物或單質(zhì)存在。4. 1.2催化劑的形貌特征1,電鏡掃描（sem）木次試驗選擇880條件下鍛燒的可見光催化效果最好的和最差的兩組樣品，分別是一號和五號樣品。見圖4.2圖4. 2 sem結(jié)果分析fig 4.2 sem analysis result由分析結(jié)果可得：圖4.2是兩種最好和最差的粉體的sem圖，從圖中 可知實驗制備的粉體粒徑大致在looonm左右，未達(dá)到納米級別（粒徑 <100nm）,粉體分散的比較開，未出現(xiàn)嚴(yán)重的團聚現(xiàn)象，顆粒粗細(xì)相對不是 很均勻。4. 2亞甲基

36、藍(lán)空白試驗1,在不加催化劑的條件下，在同等條件下，做亞甲基藍(lán)白實驗。結(jié)果見表4. 3 o表4. 1亞甲基藍(lán)空白實驗結(jié)果table 4-1 methylene blue blank results時間h0. 511. 522. 53吸光度a0. 5310. 4450. 4440. 4230. 4090. 410降解率（）2. 578. 616. 420. 322. 9722. 8亞甲基藍(lán)空rr試驗00806040200.51.01.52.0時間min2.5圖4. 3亞甲基藍(lán)白實驗結(jié)果fig 4.3 methylene blue blank results從表4. 3和圖4.3可以看出：同等條件下

37、，在不添加任何催化劑的的 情況下，150min分鐘后，亞甲基藍(lán)自身的降解率達(dá)到了百分之22.8降解 率并不高，完全靠光照分解。4. 3催化劑對染料的暗吸附作用結(jié)果見表4. 4 o表4. 2暗吸附結(jié)果table 4.2 dark adsorption results時間h0. 511. 522. 53吸光度 a0. 4290. 418降解率（）27.02.50. 4104. 40. 4123. 90. 4055. 590. 4094. 660080604020-0.51.01.52.02.5時間/min圖4.4 暗吸附的結(jié)果fig 4.4 dark adsorption results從表4.4

38、可以看出：暗吸附30min分鐘后，催化劑基木上達(dá)到一個動態(tài) 平衡，一直到200min分鐘后，降解率基本上不發(fā)變化，只有微弱的動態(tài)變 化。4. 4不同鋸和銀配比對亞甲基藍(lán)降解的影響1,不同配的銀和銳在880攝氏度條件下，熾燒5小吋，得到的規(guī)酸銀 分五組分別對亞甲基藍(lán)進(jìn)行降解。結(jié)果見表4. 5 o表4.3不同配比在可見光條件下亞甲基藍(lán)的降解率table 4. 3 different ratio of degradation rate of methylene blue under visiblelight conditions時間h0. 5ii. 522. 5i號吸光度0. 4070. 2990.

39、 2460. 1480. 133降解率（）0. 526. 940. 663. 867. 52號吸光度0. 2990. 2210. 1990. 1810. 179降解率22. 943. 048. 746. 547. 03號吸光度0. 3370. 3320. 2920. 1930. 189降解率13. 9-8. 8i. 434. 836. i4號吸光度0. 3440. 3220. 2980. 2870. 227降解率6. 312. 318. 820. 438. 05號吸光度0. 3600. 3250. 3190. 300. 29降解率10. 919. 521. 025. 727. 300r- 38

40、.0%4號t- 27.3%5 號-9080706050403020100t- 67.5%1 號 - 53. 8%2號 -36.1 %3 號圖4.5不同配比可見光條件下亞甲基藍(lán)的降解率fig 4. 5 different ratio of degradation rate of methylene blue under visible1ight conditions由圖表分析結(jié)果可以看出，不同配比下，同等條件下，對亞甲基藍(lán)的 降解效果趨勢圖可以看出，各種配比的降解效果隨著時間的變化，最后150min后，x二0.4的講解效果最好，達(dá)到了 67.5%。即這一組使我們最終 想要得到的。4.5催化劑投加

41、量的影響量取80nd的亞甲基藍(lán)溶液，向溶液加入不同量的的催化劑，測定不同 的催化劑投加量(0, 0. 05,0. 1,0. 15,0.2),不同的量對亞甲基藍(lán)的講解效 果如下圖結(jié)果見表4. 6 o表4.4催化劑投加量結(jié)果table 4.4 influence of catalyst dosage0g時間/h0. 511. 522. 53吸光度0. 5310. 4450. 4440. 4230. 4090. 410降解率2. 578. 616. 420. 322. 9722. 80. 05g0. 511. 522. 53吸光度0. 3880. 2960. 2000. 130. 1480. 127

42、降解率28. 811. 823. 748. 466. 561. 80. lg0. 511. 522. 53吸光度0. 4090. 4070. 2990. 2460. 1930. 175降解率24. 90. 526. 940. 652. 857. 2o. 15g0. 511. 522. 53吸光度0. 3570. 1370. 1120. 0820. 0600. 042降解率34. 561. 668. 676. 983. 088. 20. 2g0. 511. 522. 53吸光度0. 4280. 1870. 1170. 0840. 0870. 083降解率21. 556. 372. 780. 47

43、9. 780. 6圖4.6催化劑投加量的結(jié)果fig 4. 6 influence of catalyst dosage分析結(jié)果：由圖4-6可知，不加入催化劑時，亞甲基藍(lán)基本上不降解。開 始亞甲基藍(lán)的降解率隨著催化投加量的增加而升高，當(dāng)投加量為0. 15g吋， 光照150min,染料的脫色率達(dá)到88. 2%,但是當(dāng)催化劑投加量大于0. 15g吋， 染料的脫色率反而有所降低。當(dāng)投加量為0.2gu寸，染料的脫色率為80.6%。 當(dāng)催化及投加量達(dá)到一定劑量時，染料的降解率反而降低，這可能有是由于 屏蔽效應(yīng)的作用，當(dāng)催化劑的投放量增加，溶液中的懸浮顆粒物增多，使得 溶液的濁度增大，影響了光線的透射，導(dǎo)致

44、液面下方的催化劑的光線利用率 不高。此外，當(dāng)催化劑投加劑量增加，活化分子受到基態(tài)分子的碰撞的幾率 也會增大，而使活化分子失活。因此確定降解亞甲基藍(lán)的催化劑最佳投加量為0. 15g4. 6染料初始溶度的影響本實驗是本實驗是考察當(dāng)催化劑agn03的投加量為0. 15g,不同濃度的 亞甲基藍(lán)染料溶液在可見光條件下的光催化降解效果，降解曲線如圖4. 10 所示，各初始濃度下亞甲基藍(lán)染料的降解率見表4. 7, 4. 8o表4.5染料初始溶度的影響結(jié)果table 4.5 influence the outcome of the initial solubility of the dye2mg/l時間/h0

45、. 5ii. 522. 53吸光度0. 3100. 2600. 1670. 1280. 1560. 052降解率14. 416. 042. 058. 749. 783. 23mg/l0. 5ii. 522. 53吸光度0. 650. 3750. 3460. 2560. 18200. 117降解率8. 3239. 259. 468. 871. 976. 74mg/l0. 5i1522. 53吸光度0. 4090. 4070. 2990. 2460. 2010. 145降解率33. 20. 526. 940. 663. 867. 55mg/l0. 5i1. 522. 53吸光度0. 5080. 3

46、270. 2410. 2350. 1380. 176降解率43. 035. 652. 556. 763. 265. 36mg/l0. 5i1. 522. 53吸光度0. 9250. 8580. 6210. 4670. 3210. 317降解率7. 777. 232. 849. 565. 265. 7/ / )r 1 習(xí) 3 4 5/v /( /( s映x 23h4 5 6時間/min圖4.7染料初始溶度影響結(jié)果fig 4. 7 influence the outcome of the initial solubi 1 ity of the dye表4.6染料初始溶度影響結(jié)果table 4. 6

47、 influence the outcome of the initial solubility of the dye初始溶度 2mg/l 3mg/l 4mg/l 5mg/l 6mg/l降解率 83. 276. 767. 565. 365. 7圖4.8不同亞甲基藍(lán)初始溶度的的降解圖fig 4. 8 influence the outcome of the initial solubi 1 ity of the dye由圖4-10和4-11可以看出，亞甲基藍(lán)染料的降解率隨著溶液初始濃 度的升高而降低，當(dāng)初始濃度為20mg/l時，染料溶液的降解率為95. 3%, 而當(dāng)初始濃度為100mg/l時，染

48、料溶液的降解率下降到45. 1%o這是因為 在相同的光照條件下，光通量不變，染料溶液濃度的增加使得染料吸收的光 子增多，從而達(dá)到催化劑表面的光子就變少，催化劑能夠利用的光子數(shù)減 少，導(dǎo)致了光催化活性降低。4.7對比亞甲基藍(lán)染料，降解羅丹明可見光下在通過做不同配比的光催化劑對亞甲基藍(lán)染料的降解，得岀 最佳的配比和投加量的前提下，再對羅丹明進(jìn)行對比試驗，得出了以下結(jié) 果，如圖4. 9表4. 7降解羅丹明table 4.7degradation of rhodamine時間/h0. 5ii. 522. 53吸光度0. 3240. 2990. 3020. 2120. 2160. 147降解率14. 4

49、6. 45. 426. 926. 942. 3降解羅丹明45403530252015%、盼遵監(jiān)10 /5-/-0 *i1i'i'i1ik0.51.01.52.02.5時間/m i n圖4.9羅丹明降解圖fig 4.9 degradation of rhodamine由上表和圖可以看出，同樣條件下，對亞甲基藍(lán)降解效果做好的一組, 在對羅丹明的降解卻只有百分子42.3的效果。經(jīng)查資料可得，可能是因為 不同燃料的脫色基團的原理難易程度不一樣，羅丹明脫色基團更加復(fù)雜， 需要更多的電子轉(zhuǎn)移。4. 8對比亞甲基藍(lán)，降解玫瑰紅可見光下在通過做不同配比的光催化劑對亞甲基藍(lán)染料的降解，得出 最佳

50、的配比和投加量的前提下，再對玫瑰紅進(jìn)行對比試驗，得岀了以下結(jié) 果，如圖4. 13表4.8降解玫瑰紅table 4.8 degradation of red roses時間/h0. 511. 522. 53吸光度0. 5210. 4360. 3990. 4040. 3230. 250降解率14. 415. 721. 222. 936. 549. 9圖4. 10降解玫瑰紅fig 4.10 degradation of red roses由上表和圖可以看出，同樣條件下，對亞甲基藍(lán)降解效果做好的一組, 在對玫瑰紅的降解卻只有百分子49.9的效果。經(jīng)查資料可得，可能是因為 不同燃料的脫色基團的原理難易程

51、度不一樣，玫瑰紅的脫色基團更加復(fù)雜， 需要更多的電子轉(zhuǎn)移。4. 9對比可見光，紫外光下對亞甲基藍(lán)的降解對比可見光，在紫外光下，做幾組對比試驗，可以看出可見光下和紫 外光條件下的區(qū)別。結(jié)果如下表4-11表4.9紫外-可見光降解table4.9 degradationof redroses0. 5時間/h0. 511. 522. 5降解率14. 335. 546. 353. 464. 30. 55時間/h0. 511. 522. 5降解率13. 713. 027. 531. 943. 2100.51.01.52.02.5時間/min圖4. 11紫外-可見光降解fig 4.11 degradatio

52、n of red roses從圖中可以看出，對比可見光下，紫外光下光催化劑對亞甲基藍(lán)的降 解率有百分子20%左右的提高，有明顯的提高。說明合成的光催化劑對可 見光的利用率還有待提高，進(jìn)一步研究其降解的機理。5結(jié)論5. 1結(jié)論本文主要進(jìn)行的研究工作：在前人的基礎(chǔ)下，利用固相法通過改變銀 和鋸的比例合成光催化劑錠酸銀，并在可見光的、紫外光的條件下，通過 對亞甲基藍(lán)的降解，確定哪一種配比的催化劑的性能最好。在最好的條件 下，再對比羅丹明和玫瑰紅的降解驗證其催化性能。通過實驗得到的主要 結(jié)論如下：(1) 實驗表明：通過固相法，經(jīng)過度懶燒合成了不同配比的鋸酸銀，分 別如下，xag (1-x) nb03；

53、 x=0. 4； x = 0. 45； x=0. 5； x=0. 45； x = 0. 6 通過不 同配比的規(guī)酸銀對3mg/l的亞甲基藍(lán)的降解，得到了最好的配比：x = 0.4； 最佳投加量為0. 15g,對亞甲基藍(lán)的染料的的降解率隨著溶度(2mg/l6 mg/l)的上升而下降，亞甲基藍(lán)的溶度為2 mg/l時，降解率達(dá)到88.3%, 當(dāng)亞甲基藍(lán)溶度為6 mg/l,降解率下降到65. 7%o(2) 催化劑對染料的暗吸附實驗表明，在避光的條件下，催化劑對亞甲 基藍(lán)染料吸附作用較小，染料的脫色主要是光催化降解的作用。(3) 通過對樣品做xrd,與規(guī)酸銀標(biāo)準(zhǔn)色卡對比，證明生成了 agnbos； 再通過做催化劑電鏡sem掃描粒徑大致在looonm左右，未達(dá)到納米級別(粒 徑100nm),粉體分散的比較開，未出現(xiàn)嚴(yán)