氧化亚铜可见光催化降解罗丹明B的初步研究
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摘要 ： Ｃ ２ 以 ｕ０粒子为光催化剂 ， 太阳光为光源 ， 研究了 Ｃ ２ ｕ０粒子对 可溶性染料 罗丹明 Ｂ的光催 化降解情况 。 并考察 了不 同光源 ， 照时问， 光 催化剂用量 ， 双氧水加入量和溶液的酸度等对罗丹明 Ｂ 催化降解 过程的影响。结 光
果表明 ， ２ ｏ粒子在 太阳光照射 下 ， 能较好地 降解罗丹 明 Ｂ 其最佳反应条 件为 ： ， 罗丹 明 Ｂ浓度为 ５ ／ 催化剂 ｍｇＬ， （ ｕ０） ０７ ｇ Ｌ，Ｈ值为 ５ ２ Ｈ ０ 加 入量 １ ０ ， Ｃ ２ 为 ．５ ／ ｐ ．， ２２ ．％ 反应时间 ２ ｒｉ。此 条件下 ， ５ ｎ ａ 罗丹 明 Ｂ的降解 率达到 １０ ０ ％， 即与在 ５ ０ 高压汞灯紫外（ ０Ｗ ＝３ ５ ｍ） ６ ｎ 光照下具有相同的降解效果。
步有 效利 用 Ｃ ２ ｕＯ可见 光催化 奠定 一定 的 基础 。
ｌ 实 验 部 分
１ １ 仪 器 和试剂 ．
５０ 高压汞灯（ ０Ｗ 北京三源华辉电光源制造有限公司）Ｇ Ｙ ０ 、 Ｇ ８ Ｚ高压汞灯 （ 长春市益光教学仪器厂 ）Ｊ 一 、 ２型 Ｂ
恒温磁力搅拌器（ 上海雷磁新泾仪器有限公 司）Ｌ Ｚ— ． 低速离心机 （ 、Ｄ ４０８ 成都新科仪器有限公司）Ｕ ２５ 分光 、 Ｖ ５０ 光度计（ 日本岛津公司）Ｐ Ｓ３ 、Ｈ ￣ Ｓ精密 Ｐ Ｈ计 （ 上海精密科学仪器公司）Ｔ ３ ８ 、 Ｇ ２ Ｂ分析天平 （ 上海精密科学仪器公
取 ８ ｍ 浓度为 ５ ｇＬ罗丹明 Ｂ溶液 ， ０ｌ ｍ／ 加入不同量催化剂 Ｃ ２ 改变 Ｈ ０ 加入量 ， ｕ０， ２２ 改变 ｐ Ｈ值 ， 于恒温磁 置
力搅拌器上 ， 在光照下发生光催化反应 ， 定时取样经高速离心机分离后 ， 取上层清液， 过测定反应பைடு நூலகம்的紫外可见 通 吸收光谱和吸光度（ 监测罗丹明 Ｂ的光催化脱色反应程度 ， Ａ） 以寻求有利于 Ｃ１ Ｌ ２ ０光催化降解罗丹明 Ｂ的最佳反
程
学 院 学
报
第 ２ 卷 １
降解率 ：垒 二 ×１０ ０％
＾ 始
Ａ始为光照前罗丹 明 Ｂ溶液的吸光度 ， Ａ终为光照后罗丹明 ｔ溶液的吸光度。 ３
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 光 源的 影响 ．
等量 Ｃ ２ ｕ Ｏ于初始浓度为 ５ ｇ Ｌ的罗丹明 ｔ溶液中搅拌 ， ｍ／ ３ 分别在 ５ ０ 高压汞灯 （ ０Ｗ ＝３５ ｍ）８Ｗ 高压汞 ６ ｎ 、０ 灯（ ＝３ ５ｍ） ６ ｎ 和太阳光（ ４ ０ ７（ ｍ） ＝ ０ （ ｎ 下光照 ， ５ ） 】 每 分钟取样一次 ， 离心分离 ，０ ｉ定溶液的吸光度 ， 贝 可以得到 罗丹 明 Ｂ的降解率。在 ５０ 高压 汞灯光照下 ，５ ｉ ０Ｗ ２ ｍ ｎ罗丹 明 Ｂ完全 降解。８Ｗ 高压汞灯与太阳光分别光 照 ０ ４， ｈ 罗丹明 Ｂ的降解率分别为 ７ ．％、０ １ ６ ７ ８ ．％。 在不同光源照射下 ， 波长和光强对罗丹明 Ｂ降解速率有很大的影响。因为波长不 同， 激活 Ｃ ｕＯ催化活性 的 效果也不同， 通过实验发现 ， 紫外光对 Ｃ ２ ｕＯ催化活性 的激活效果较好 ， 可以提高能量 利用效率。可见光对 Ｃ ｕＯ 的激活 比紫外光差。同时， 由于光强不 同， 罗丹明 Ｂ的降解率随着光强增强而增大。因为光强增加 ， 照射到催化 剂表面的光量子数增多 ， 因而使更多的半 导体电子被激发产生高能 电子一空穴对［ 提高了罗丹明 Ｂ的光降解 ， 率。因此 ，０Ｗ 高压汞灯（ ３ ５ｍ） ５０ ＝ ６ｎ 作为光源 ， 罗丹 明 Ｂ的光降解效果 比 ８ Ｗ 高压汞灯 （ 对 ０ ＝３５ ｍ）太 阳 ６ｎ 、
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第 ２ 卷第 ５ ｌ 期
２０ ０ ６年 ｌ Ｏ月
成
都
信
息
工
程
学
院
学 报
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ５ １２ ．
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＧＩ ＨＥ － ＵＮＩ ＲＳＴＹ ＯＦ Ｉ ｏＲ ） Ｕ ＶＥ Ｉ ＮＦ ＭＡＴｌ 【 ＯＮ ＴＥ ＨＮＯ Ｄ ＧＹ ｌ
。 司）１１ 一Ｅ电热鼓风干燥箱 （ 、 Ａ１ ０ 成都 东风计算仪器 中心） 。罗丹 明 Ｂ ０ ０ １ ｏ ＬＨ Ｌ溶液 ， ． ｍ ｌ ａ Ｈ ， ．０ ｍ ｌ Ｃ ／ ００ ｏ Ｌ Ｎ Ｏ ５ ／ 溶液 ， 氧化亚铜粉末 ， 过氧化氢（０ 。 ３ ％）
■ ■ ●
１ ２ 光催 化 降解 反应 ．
应条件。按下式计算光照后溶液的降解率。
收稿 日期：０ ５０—８ 修订 日期 ：０ ５０ ．８ ２ ０ ．９０ ； ２ ０ ．９２
基金项 目： 四川省科技厅 资助课题 （４ Ｙ ０ ４００２ ０ Ｇ ２ ０ ．１ ．）
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７２ １
成
都
信 息 工
Ｏｃ ２ ０ ｔ ０６
文章 编 号 ：１ ７ —７ ２ ２ ０ ）５０ １—４ ６ １１４ （０ ６ ０ ．７ ０ １
氧 化 亚 铜可 见 光 催 化 降解 罗丹 明 Ｂ的初 步研 究
张 丽 ， 杨 迎 春
（ 成都信息工程 学院环境工程 系， 四川 成都 ６０ ２ ） １２ ５
关 键 词 ： 化 亚铜 ； 氧 罗丹 明 Ｂ； 阳 光 太
中图分类号 ： ７ ３５ Ｘ ０ ．
文献标识 码 ： Ａ
光催化法作为高级氧化技术的一种 ， 具有反应条件温和， 设备简单 ， 二次污染小 ， 且具有易于操作等优点 ， 有 望利用太阳光在光解水和环境治理等领域显示广 阔的前景＿２ ｌ ，。 Ｊ 近二 、 三十年来 ， 国内外有关光催化方面的研究都聚焦在半导体光催化剂 的研制 与开发上。在光照下 ， 半导 体光催化剂能够使有机物完全矿化 ， 生成 Ｃ ２ Ｈ ０， ０ 和 ２ 这种方法具有无二次污染的特点 ， 而且原则上催化剂可以 重复使用 ， 是一种简便易行的废水处理方法【 。特别是染料废水治理方面， 罗丹明 Ｂ作为一种应用广泛 的二苯 并六元氧杂环系有机染料 ， 因其废水的色度 和化学耗氧量 （ ０ ） Ｃ Ｄ 值高， 可生化性差 ， 用传统的污水处理方法无法
得到满意的效果 ， 光催化技术的发展为这一问题的解决提供了 良好的途径。现在 ， 采用最多的光催化剂是 Ｔ０ ， ｉ２
由于其具有较好的光催化活性 ， 耐光腐蚀 ， 到广泛的重视【 ５。但是 ， ｉ２ 而且 受 ４］ － Ｔ０ 只能利用波长小于 ３５ｍ 以 ８ｎ
下的紫外光， 这为利用大量而且廉价的太 阳光带来了困难。氧化亚铜 （ ｕ０） Ｃ ２ 作为一种 Ｐ型半导体材料 ， 在太 阳 光电池研究中， 已证 明 Ｃ ２ ｕ ０是一种 良好的可见光催化剂 ， 而且其稳定性超 出人们 的预期 Ｊ 。本文以染料罗丹 明 Ｂ的光催化降解为例 ， 探讨了催化剂 Ｃ ２ ｕ０的使用量 、 ２ ２ｐ Ｈ ０ 、Ｈ值等因素对罗丹明 Ｂ光催化 降解的影 响。为进一
果表明 ， ２ ｏ粒子在 太阳光照射 下 ， 能较好地 降解罗丹 明 Ｂ 其最佳反应条 件为 ： ， 罗丹 明 Ｂ浓度为 ５ ／ 催化剂 ｍｇＬ， （ ｕ０） ０７ ｇ Ｌ，Ｈ值为 ５ ２ Ｈ ０ 加 入量 １ ０ ， Ｃ ２ 为 ．５ ／ ｐ ．， ２２ ．％ 反应时间 ２ ｒｉ。此 条件下 ， ５ ｎ ａ 罗丹 明 Ｂ的降解 率达到 １０ ０ ％， 即与在 ５ ０ 高压汞灯紫外（ ０Ｗ ＝３ ５ ｍ） ６ ｎ 光照下具有相同的降解效果。
步有 效利 用 Ｃ ２ ｕＯ可见 光催化 奠定 一定 的 基础 。
ｌ 实 验 部 分
１ １ 仪 器 和试剂 ．
５０ 高压汞灯（ ０Ｗ 北京三源华辉电光源制造有限公司）Ｇ Ｙ ０ 、 Ｇ ８ Ｚ高压汞灯 （ 长春市益光教学仪器厂 ）Ｊ 一 、 ２型 Ｂ
恒温磁力搅拌器（ 上海雷磁新泾仪器有限公 司）Ｌ Ｚ— ． 低速离心机 （ 、Ｄ ４０８ 成都新科仪器有限公司）Ｕ ２５ 分光 、 Ｖ ５０ 光度计（ 日本岛津公司）Ｐ Ｓ３ 、Ｈ ￣ Ｓ精密 Ｐ Ｈ计 （ 上海精密科学仪器公司）Ｔ ３ ８ 、 Ｇ ２ Ｂ分析天平 （ 上海精密科学仪器公
取 ８ ｍ 浓度为 ５ ｇＬ罗丹明 Ｂ溶液 ， ０ｌ ｍ／ 加入不同量催化剂 Ｃ ２ 改变 Ｈ ０ 加入量 ， ｕ０， ２２ 改变 ｐ Ｈ值 ， 于恒温磁 置
力搅拌器上 ， 在光照下发生光催化反应 ， 定时取样经高速离心机分离后 ， 取上层清液， 过测定反应பைடு நூலகம்的紫外可见 通 吸收光谱和吸光度（ 监测罗丹明 Ｂ的光催化脱色反应程度 ， Ａ） 以寻求有利于 Ｃ１ Ｌ ２ ０光催化降解罗丹明 Ｂ的最佳反
程
学 院 学
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第 ２ 卷 １
降解率 ：垒 二 ×１０ ０％
＾ 始
Ａ始为光照前罗丹 明 Ｂ溶液的吸光度 ， Ａ终为光照后罗丹明 ｔ溶液的吸光度。 ３
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 光 源的 影响 ．
等量 Ｃ ２ ｕ Ｏ于初始浓度为 ５ ｇ Ｌ的罗丹明 ｔ溶液中搅拌 ， ｍ／ ３ 分别在 ５ ０ 高压汞灯 （ ０Ｗ ＝３５ ｍ）８Ｗ 高压汞 ６ ｎ 、０ 灯（ ＝３ ５ｍ） ６ ｎ 和太阳光（ ４ ０ ７（ ｍ） ＝ ０ （ ｎ 下光照 ， ５ ） 】 每 分钟取样一次 ， 离心分离 ，０ ｉ定溶液的吸光度 ， 贝 可以得到 罗丹 明 Ｂ的降解率。在 ５０ 高压 汞灯光照下 ，５ ｉ ０Ｗ ２ ｍ ｎ罗丹 明 Ｂ完全 降解。８Ｗ 高压汞灯与太阳光分别光 照 ０ ４， ｈ 罗丹明 Ｂ的降解率分别为 ７ ．％、０ １ ６ ７ ８ ．％。 在不同光源照射下 ， 波长和光强对罗丹明 Ｂ降解速率有很大的影响。因为波长不 同， 激活 Ｃ ｕＯ催化活性 的 效果也不同， 通过实验发现 ， 紫外光对 Ｃ ２ ｕＯ催化活性 的激活效果较好 ， 可以提高能量 利用效率。可见光对 Ｃ ｕＯ 的激活 比紫外光差。同时， 由于光强不 同， 罗丹明 Ｂ的降解率随着光强增强而增大。因为光强增加 ， 照射到催化 剂表面的光量子数增多 ， 因而使更多的半 导体电子被激发产生高能 电子一空穴对［ 提高了罗丹明 Ｂ的光降解 ， 率。因此 ，０Ｗ 高压汞灯（ ３ ５ｍ） ５０ ＝ ６ｎ 作为光源 ， 罗丹 明 Ｂ的光降解效果 比 ８ Ｗ 高压汞灯 （ 对 ０ ＝３５ ｍ）太 阳 ６ｎ 、
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第 ２ 卷第 ５ ｌ 期
２０ ０ ６年 ｌ Ｏ月
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Ｖｏ ． １ Ｎｏ ５ １２ ．
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＧＩ ＨＥ － ＵＮＩ ＲＳＴＹ ＯＦ Ｉ ｏＲ ） Ｕ ＶＥ Ｉ ＮＦ ＭＡＴｌ 【 ＯＮ ＴＥ ＨＮＯ Ｄ ＧＹ ｌ
。 司）１１ 一Ｅ电热鼓风干燥箱 （ 、 Ａ１ ０ 成都 东风计算仪器 中心） 。罗丹 明 Ｂ ０ ０ １ ｏ ＬＨ Ｌ溶液 ， ． ｍ ｌ ａ Ｈ ， ．０ ｍ ｌ Ｃ ／ ００ ｏ Ｌ Ｎ Ｏ ５ ／ 溶液 ， 氧化亚铜粉末 ， 过氧化氢（０ 。 ３ ％）
■ ■ ●
１ ２ 光催 化 降解 反应 ．
应条件。按下式计算光照后溶液的降解率。
收稿 日期：０ ５０—８ 修订 日期 ：０ ５０ ．８ ２ ０ ．９０ ； ２ ０ ．９２
基金项 目： 四川省科技厅 资助课题 （４ Ｙ ０ ４００２ ０ Ｇ ２ ０ ．１ ．）
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Ｏｃ ２ ０ ｔ ０６
文章 编 号 ：１ ７ —７ ２ ２ ０ ）５０ １—４ ６ １１４ （０ ６ ０ ．７ ０ １
氧 化 亚 铜可 见 光 催 化 降解 罗丹 明 Ｂ的初 步研 究
张 丽 ， 杨 迎 春
（ 成都信息工程 学院环境工程 系， 四川 成都 ６０ ２ ） １２ ５
关 键 词 ： 化 亚铜 ； 氧 罗丹 明 Ｂ； 阳 光 太
中图分类号 ： ７ ３５ Ｘ ０ ．
文献标识 码 ： Ａ
光催化法作为高级氧化技术的一种 ， 具有反应条件温和， 设备简单 ， 二次污染小 ， 且具有易于操作等优点 ， 有 望利用太阳光在光解水和环境治理等领域显示广 阔的前景＿２ ｌ ，。 Ｊ 近二 、 三十年来 ， 国内外有关光催化方面的研究都聚焦在半导体光催化剂 的研制 与开发上。在光照下 ， 半导 体光催化剂能够使有机物完全矿化 ， 生成 Ｃ ２ Ｈ ０， ０ 和 ２ 这种方法具有无二次污染的特点 ， 而且原则上催化剂可以 重复使用 ， 是一种简便易行的废水处理方法【 。特别是染料废水治理方面， 罗丹明 Ｂ作为一种应用广泛 的二苯 并六元氧杂环系有机染料 ， 因其废水的色度 和化学耗氧量 （ ０ ） Ｃ Ｄ 值高， 可生化性差 ， 用传统的污水处理方法无法
得到满意的效果 ， 光催化技术的发展为这一问题的解决提供了 良好的途径。现在 ， 采用最多的光催化剂是 Ｔ０ ， ｉ２
由于其具有较好的光催化活性 ， 耐光腐蚀 ， 到广泛的重视【 ５。但是 ， ｉ２ 而且 受 ４］ － Ｔ０ 只能利用波长小于 ３５ｍ 以 ８ｎ
下的紫外光， 这为利用大量而且廉价的太 阳光带来了困难。氧化亚铜 （ ｕ０） Ｃ ２ 作为一种 Ｐ型半导体材料 ， 在太 阳 光电池研究中， 已证 明 Ｃ ２ ｕ ０是一种 良好的可见光催化剂 ， 而且其稳定性超 出人们 的预期 Ｊ 。本文以染料罗丹 明 Ｂ的光催化降解为例 ， 探讨了催化剂 Ｃ ２ ｕ０的使用量 、 ２ ２ｐ Ｈ ０ 、Ｈ值等因素对罗丹明 Ｂ光催化 降解的影 响。为进一