3D Keggin型雜多藍(lán)光催化降解羅丹明B的研究

費(fèi)寶麗，董亦馨，燕慶玲，黃申林

(1.南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.南京大學(xué)配位化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210093)

3D Keggin型雜多藍(lán)光催化降解羅丹明B的研究

費(fèi)寶麗1，2，董亦馨1，燕慶玲1，黃申林2

(1.南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.南京大學(xué)配位化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210093)

雜多藍(lán)；光催化；羅丹明B

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

儀器：XPA-Ⅶ型光催化反應(yīng)器；光源為500 W高壓汞燈；TU-1901紫外分光光度計(jì).

1.2 光催化性能的研究

在紫外光條件下，用催化劑活化H2O2對(duì)模擬染料廢水羅丹明B進(jìn)行降解，利用降解率來(lái)評(píng)價(jià)其光催化降解效果.考察了染料濃度、反應(yīng)體系的pH值及催化劑用量等因素對(duì)羅丹明B降解率的影響，得出最佳的光催化條件.

1.2.1 羅丹明B降解實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在攪拌條件下，向250 mL新配制的羅丹明B溶液中加入一定量的催化劑固體和H2O2，用稀氫氧化鈉溶液或稀高氯酸溶液調(diào)節(jié)配制好的羅丹明B溶液的pH值，避光反應(yīng)30 min后，利用XPA-Ⅶ型光催化反應(yīng)器，在紫外光條件下進(jìn)行降解反應(yīng).每隔一定的時(shí)間，取樣3 mL進(jìn)行紫外光譜的分析以確定催化結(jié)果.

1.2.2 分析方法

利用TU-1901紫外分光光度計(jì)在200～650 nm范圍內(nèi)對(duì)測(cè)試液進(jìn)行掃描，并測(cè)定554 nm處的吸光度值，用測(cè)試液的降解率來(lái)評(píng)價(jià)光催化效果.

降解率計(jì)算公式為

降解率=((A0-At)/A0)×100%，

其中A0為光照前測(cè)試液的吸光度，At為光照時(shí)間t時(shí)測(cè)試液的吸光度.

2 結(jié)果與討論

2.1 晶體結(jié)構(gòu)

圖的配位環(huán)境

2.2 光催化活性研究

2.2.1 催化劑的投加量對(duì)羅丹明B降解率的影響

當(dāng)羅丹明B溶液的初始濃度為1×10-5mol/L，H2O2的用量為2×10-3mol/L，溶液的初始pH值為2.48，光源為500 W高壓汞燈時(shí)，催化劑的投加量對(duì)羅丹明B降解率的影響如圖2所示.由圖2可以看出催化劑的投加量對(duì)羅丹明B的降解效果有一定的影響，當(dāng)催化劑的投加量從0.037 8 g/L增加到0.075 6 g/L時(shí)，降解率隨著催化劑投加量的增加而增加；當(dāng)催化劑的投加量從0.075 6 g/L增加到1.513 6 g/L時(shí)，降解率隨著催化劑投加量的增加而逐漸減少.這是因?yàn)椋环矫鎲挝毁|(zhì)量的光催化劑所提供的活性位點(diǎn)是一定的，活性位點(diǎn)會(huì)隨著催化劑投加量的增加而增多，因此反應(yīng)速率會(huì)隨著催化劑投加量的增加而加快；另一方面，催化劑用量大會(huì)對(duì)光產(chǎn)生散射和屏蔽作用，使得溶液的通透性隨著催化劑投加量的增加而變差，影響了催化劑和染料對(duì)紫外光的吸收，使得催化效率下降[4].最適宜的催化劑投加量為0.075 6 g/L.

2.2.2 羅丹明B的初始濃度對(duì)降解率的影響

改變羅丹明B的初始濃度，其他條件同2.2.1，所得的羅丹明B的初始濃度對(duì)降解率的影響如圖3所示.降解率隨著羅丹明B初始濃度的增加而降低，這是因?yàn)橐环矫嬖黾拥牧_丹明B會(huì)吸收紫外光，從而使H2O2的光解作用受到抑制，同時(shí)也會(huì)使溶液的透光率降低；另一方面，單位催化劑活性位點(diǎn)上吸附的羅丹明B分子數(shù)目增多，也會(huì)使催化反應(yīng)受到抑制[5].兩者的協(xié)同作用，導(dǎo)致上述結(jié)果的出現(xiàn)，因而羅丹明B的初始濃度為1×10-5mol/L比較適宜.

圖2 催化劑的投加量對(duì)羅丹明B降解率的影響

圖3 羅丹明B的初始濃度對(duì)降解率的影響

2.2.3 溶液初始pH值對(duì)羅丹明B降解率的影響

2.2.4 羅丹明B降解的紫外光譜研究

大量的文獻(xiàn)均報(bào)道羅丹明B降解過(guò)程包括N的去乙基化和共軛結(jié)構(gòu)的破壞2個(gè)過(guò)程，前者體現(xiàn)為可見(jiàn)光區(qū)的最大吸收波長(zhǎng)的位移，后者則表現(xiàn)為最大吸收波長(zhǎng)強(qiáng)度的降低[8].在光催化反應(yīng)過(guò)程中，羅丹明B的紫外光譜如圖5所示，羅丹明B在可見(jiàn)光區(qū)的最大吸收波長(zhǎng)(554 nm)的強(qiáng)度在90 min內(nèi)迅速降低并接近零，而且沒(méi)有新的吸收波長(zhǎng)產(chǎn)生，表明羅丹明B的脫色比較徹底而且確實(shí)發(fā)生了降解反應(yīng).

圖4 溶液初始pH值對(duì)羅丹明B降解率的影響

3 結(jié)論

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(責(zé)任編輯：石紹慶)

Study on photocatalytic degradation of rhodamine B by 3D Keggin type heteropolyblue

FEI Bao-li1，2，DONG Yi-xin1，YAN Qing-ling1，HUANG Shen-lin1

(1.College of Chemical Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China；2.State Key Laboratory of Coordination Chemistry，Nanjing University，Nanjing 210093，China)

heteropolyblue；photocatalysis；rhodamine B

1000-1832(2016)04-0092-04

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2016.04.020

2016-03-22

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21502094)；南京林業(yè)大學(xué)引進(jìn)高層次留學(xué)回國(guó)人員科研基金資助項(xiàng)目；南京大學(xué)配位化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目；江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程基金資助項(xiàng)目(PAPD).

費(fèi)寶麗(1971—)，女，副教授，主要從事功能配合物和林產(chǎn)配位化學(xué)研究.

O 621.3 [學(xué)科代碼] 150·20

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