对光催化剂的制备及性能的研究.docx

对光催化剂的制备及性能的研究目前湖北武汉市有多家企业选择了将污水处理交第三方运行管理的模式，帮助企业实现污水处理设施安全运行、达标运行、经济运行是格林公司的愿望和目的，武汉格林环保设施运营有限责任公司，也将继续为您关注工业污水、 生活污水污水处理外包、污水处理运营的行业动态。近 年来随着工业生产的快速发展，能源和环境污染问题一直受到人们的普遍关注。对工业污染治理技术的要求不断提高，光催化技术在环境治理方面的研究也越来越多。利用太阳能源光催化降解污染物已成为研究的热点之一〔1, 2〕。半导体材料在光的照射下将光能转化为化学能，促进化合物的合成或使化合物降解从而实现光催化〔3〕。Mn2+是一种过渡金属离子，将其掺杂在半导体 光催化材料中能显著提高材料的光电性质〔4〕。且含Mn半导体纳米材料作为一种典型的稀磁半导体，具有较大的直接禁带宽度及较好的磁光性能〔5〕。CdS 是常见的光电半导体材料，在光吸收、光催化、光电转换等方面有较为广泛的应用〔6, 7〕。虽然过渡金属离子掺杂和半导体材料的研究取得了较好的进展，但是将二者很好地结合起来即过渡金属离子掺杂半导体材料的相关研究报道却不多。Libo Yu等〔8〕采用温和的水热法，以导电玻璃为衬底，在透明氟掺杂氧化锡上合成了一维二氧化钛纳米棒阵列，并将其应用在量子点敏化太阳能电池上。当太阳光照 明度为0.1 W/cm2时，CdSe/Mn-CdS/二氧化钛太阳能电池的功率转换效率达到2.40%，其转换效率高于没有掺杂锰的CdSe/CdS/二氧化钛太阳能 电池。Qizhao Wang等〔9〕研制了一种新型生物高聚物-Pd/CdS复合光催化剂，并在可见光照射下用该催化剂对Rh-B进行光催化降解，表现出很高的光催化活性。 这种催化剂不仅能提高贵金属Pd的利用率，而且能提高对染料的降解效率;当Pd在该催化剂中的质量分数占0.5%时，其可见光催化活性最高。笔者所在课题 组以Cd(CH3COO)2·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O及Na2S·9H2O为原料，采用共沉淀方法合成了Mn/CdS光催化剂。当 w(Mn)为0.50%时，Mn/CdS光催化降解甲基橙的降解率达84.7%。　1 实验部分　1.1 实验试剂　四水合乙酸锰，国药集团化学试剂有限公司;二水合乙酸镉，国药集团化学试剂有限公司;九水合硫化钠，上海纯亚化工科技发展有限公司;甲基橙，天津市大茂化学仪器供应站;以上试剂均为分析纯。　1.2 实验仪器　XD-3X射线衍射仪，北京普析通用仪器有限责任公司;CM200-FEG型高分辨透射电镜(加速电压 200 kV)，Philips公司;XPA系列光化学反应仪，南京胥江机电厂;TGL-20M台式高速离心机，长沙平凡仪器仪表有限公司;TU-1901紫外- 可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;PLSSXE300/300UV氙灯模拟日光光灯，北京泊菲莱科技有限公司;722N可见分光光度计，上 海元析仪器有限公司;ZJB400紫外截至镜片，杭州汇龙光电仪器厂。　1.3 Mn/CdS光催化剂的制备　将2.000 g Cd(CH3COO)2·2H2O和不同质量比例的Mn(CH3COO)2·4H2O放入烧杯中，用适量去离子水溶解，然后向其中缓慢滴加Na2S溶液并 不停搅拌，可得到Mn质量分数不同的Mn/CdS沉淀。将该沉淀用去离子水反复洗涤，放在80 ℃真空干燥箱中干燥5 h即可。　1.4 紫外光下Mn/CdS光催化剂活性测定　准确称取Mn质量分数分别为0、0.25%、0.50%、1.00%、2.50%、5.00%的Mn/CdS光催化剂0.05 g置于6个石英管中，分别编号1、2、3、4、5、6;分别向其中加入40 mL的20 mg/L甲基橙溶液，再放入磁子。把石英管放入XPA系列光化学反应仪中，不断搅拌下暗反应30 min，取样离心，测其吸光度(A0);打开300 W高压汞灯，光照1 h，取样离心，测其吸光度(A1)，计算降解率。绘制Mn/CdS光催化剂对甲基橙溶液的光催化降解曲线。　1.5 清除剂对Mn/CdS光催化剂活性的影响　准确称取5份Mn质量分数为0.50%的Mn/CdS光催化剂0.05 g，放入石英管中，并编号1、2、3、4、5，其中1号管不添加清除剂，其余4个管分别加入异丙醇0.003 8 mL、草酸铵0.004 g、对苯醌0.004 g、过氧化氢酶0.005 mL，然后再向5支石英管中加入40 mL 20 mg/L的甲基橙溶液，以下操作同1.4。根据所得降解率绘制不同清除剂存在下的光催化降解曲线。　2 实验结果与讨论　2.1 Mn质量分数对Mn/CdS光催化剂活性的影响　不同Mn质量分数下光催化剂降解甲基橙溶液的紫外光催化活性如图 1所示。?注：a—0，b—0.25%，c—0.5%，d