【正文】 在 500W汞燈的照射下，降解羅丹明 B(RhB)水溶液。對(duì)于每一 種 特定的 材料 來(lái)說，材料本身 都具有自己特殊的 點(diǎn)陣參數(shù) 、 原子種類 和 原子排列 ，從而就會(huì)在特定的 2θ 角度 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 各自特有的衍射峰。將干燥后所得粉體用小刀從燒杯壁上刮下，包好保存。 2 實(shí) 驗(yàn) 硝酸鋅 (AR，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司 )；鎢酸鈉 (AR，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所 )；廣泛試紙（天津市塘沽區(qū)化學(xué)試劑廠）；實(shí)驗(yàn)用水為二 次蒸餾水 。 ZnWO4的光催化性能 近幾年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多鎢酸鹽光催化劑 具有光響應(yīng)的性質(zhì)， 例如鎢酸鉍、 鎢酸銀、 鎢酸鋅等。 將 高壓釜 密封 ， 并 加熱到 180176。 其反應(yīng)原料為 ZnO 和 H2WO4粉末，將兩種原料按一定比例混合，加入定量氨水，用濕法球磨 8h，得到懸濁液。 目前，人們已經(jīng)用許多種方法制備出 ZnWO4， 包括晶須、粉體、納米晶等形態(tài)。 摻雜有不同的金屬離子 的黑鎢礦型鎢酸鹽 AWO4（ A=Mg， Zn， Mn和 Fe） 可以 廣泛用于 閃爍材料、 光導(dǎo)纖維、催化劑 和 光致發(fā)光物質(zhì) ，并且 可以高效的 在光催化 的作用下 降解 有機(jī) 物 。利用納米材料高熱導(dǎo) 或 耐熱 性能， 可以被用于 處理中高溫氣體的熱電偶管套和熱交換器，以及微電子行業(yè) 大 功率散射的封裝材料和基片。納米材料可以用來(lái)作為人工骨 [14]和人工關(guān)節(jié)等。 光致發(fā)光是指當(dāng)一定波長(zhǎng)的光的照射 到材料表面 時(shí)，材料 可以吸收 光 的能 量，這些光能使 處在 低能級(jí) 狀態(tài) 的電子被激發(fā) 到高能態(tài) ， 當(dāng)其 躍遷回低能級(jí) 態(tài) ， 會(huì)被電子空穴所捕獲 ，從而產(chǎn)生光致發(fā)光現(xiàn)象。 [13] （ 1）在力學(xué)方面的性能及應(yīng)用 納米材料擁有更好的塑形、 高斷裂韌性 和 抗沖擊性，這使得它的性能相對(duì)于 塊狀 材料有了很大改善，這是由于 比表面積較大 和 納米材料特殊的結(jié)構(gòu) 所導(dǎo)致的。 當(dāng)微觀粒子 要越過的勢(shì)壘的高度 的能量 高于微觀粒子的能量 總和 時(shí) ，粒子沒有辦法 越過勢(shì)壘， 但在某些條件下粒子可以直接穿越勢(shì)壘，我們把這種 現(xiàn)象叫做宏觀量子隧道效應(yīng)。如果顆粒的粒徑過大就不會(huì)明顯地表現(xiàn)粉體群的宏觀行為，只有粒徑足夠小時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出明顯的粉體 特征。 聚集體顆粒：原級(jí)顆粒由于化學(xué) 反應(yīng)、物理反應(yīng)堆積而成的顆粒稱為聚集體顆粒。 顆粒大小單位：一般的用 “目 ”這個(gè)單位來(lái)衡量顆粒的大小。粉體物料很常見，這是又無(wú)數(shù)的顆粒物料組成的。 再次是利用其 紫外吸收特性 。無(wú)論是 液相 還是 氣相 的 催化反應(yīng)， 發(fā)生反應(yīng)的先決條件都是 反應(yīng)物在催 化材料表面的 能發(fā)生 吸附，目前多以表面改性改善吸附。 圖 13 光催化反應(yīng)基本過程 如圖 14 所示，無(wú)論是光催化分解水還是光催化 凈化 環(huán)境， 為了保證光激發(fā)的電子 空穴具有匹配的還原 氧化能力 二者 都 需要半導(dǎo)體具有合適的導(dǎo)價(jià)帶位置 ，從而 使 發(fā)生光催化反應(yīng) 得以發(fā)生 。粒徑極為微細(xì)，具有極大的比表面積，且隨著粒徑的減少，表面原子百分比提高。因此二氧化鈦相關(guān)的專利數(shù)目亦最多，其它觸媒關(guān)連技術(shù)則涵蓋觸媒調(diào)配的制程、觸媒構(gòu)造、觸媒擔(dān)體、觸媒固定法、觸媒性能測(cè)試等。 光催化作用簡(jiǎn)介 要了解光催化作用，首先要 了解光觸媒。也正是由于這些原因 ，使得這一新穎的無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)發(fā)展迅猛。 溶膠 /凝膠 水熱法 制備粉體需要經(jīng)過兩步走，首先 是制 得能轉(zhuǎn)化為所需粉體的備出 凝膠 或 溶膠 ,然后 將得到凝膠或溶膠進(jìn)行水熱反應(yīng)制備出所需粉體 ,這種方法 是一種綜合的方法，它將水熱法和溶膠凝膠法綜合起來(lái) ，使得制備的粉體具有兩種方法的優(yōu)勢(shì)。水熱晶化法是目前最普遍最基礎(chǔ)的水熱制備方法 ,應(yīng)用也較為廣泛。但pH 值不是越高或越低越好，而是有一個(gè)最佳 pH 值，此時(shí)反應(yīng)最完全，晶形最完美。 （ 2）反應(yīng)時(shí)間的影響 水熱反應(yīng)的時(shí)間主要受兩個(gè)因素的影響，其一是 反應(yīng)物的濃度 ，另一個(gè)影響因 素是 水熱 反應(yīng) 的溫度 。 水熱法進(jìn)行反應(yīng)的原理 為： 以細(xì)小的晶粒存在的粉體形成 歷經(jīng) “溶解 結(jié)晶 ”兩 個(gè)階段， 營(yíng)養(yǎng)料 首先在熱介質(zhì)里溶解， 并且 以 分子團(tuán) 、 離子的形式進(jìn)入溶液， 高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的熱介質(zhì)發(fā)生對(duì)流 ，將這些 分子 、 離子 和離子團(tuán)輸送并放在籽晶的生長(zhǎng)區(qū) (低溫區(qū) )形成飽和溶液，進(jìn)而成核， 然后形成晶粒，晶粒慢慢長(zhǎng)大形成晶體 。 通過 水熱介質(zhì)在反應(yīng)容器中受熱 不均而產(chǎn)生的強(qiáng)烈交換， 將這些 分子、 離子或離子團(tuán)輸 送 到 溫度比較低的 放有籽晶的生長(zhǎng)區(qū) ，進(jìn) 而導(dǎo)致低溫區(qū)的溶液產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象 ，繼而結(jié)晶。它 要求在能承受高壓的容器中密封 ， 用去離子水作為 溶劑， 這樣化學(xué)反應(yīng)會(huì)在一個(gè)壓力相對(duì)較大溫度相對(duì)較高的環(huán)境中進(jìn)行 。金屬鎢酸鹽 的納米粉體 是一類重要的無(wú)機(jī)材料，在閃爍材料、光導(dǎo)纖維、光致發(fā)光物質(zhì)、微波應(yīng)用、濕度傳感器、磁性器件、催化劑和緩蝕劑等方面具有良好的應(yīng)用前景 。采用 X 射線衍射（ XRD） 對(duì)其物相 進(jìn)行了測(cè)定。 [2] 本研究以 Na2WO4 自 1982 年 開始 ， “水熱反應(yīng) ”的國(guó)際會(huì)議 每隔三年 就 會(huì)被 召開一次。 [3] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 傳統(tǒng)的機(jī)械粉碎方法已經(jīng)無(wú)法滿足 人們對(duì)新材料 要求越來(lái)越高的性能 ， 例如對(duì) 高均勻性 、 高純度 和納米級(jí)等具有各種特殊性能材料 的 制備。[5] 在無(wú)機(jī)材料的水熱法制備中 ,除了配料和填充度的影響外 ,影響水熱反應(yīng)的主要因素有 壓力、 溫度、 溶液 pH 值、 水熱處理時(shí)間、 加料方式 和 分散劑 等。 從水熱反應(yīng)的機(jī)理（溶解 結(jié)晶機(jī)理）來(lái)說，延長(zhǎng)水熱反應(yīng)的時(shí)間，納米晶會(huì)逐漸 形成晶型規(guī)整的 晶體 。 隨著人們對(duì)于水熱法的深入研究，水熱應(yīng)用的體系在不斷擴(kuò)大，又 根據(jù)水熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的不同進(jìn)行具體分類。 Xu Gang 等 [6]采用兩步水熱的方法 以尿素作為沉淀劑制備出 了 二氧化鋯粉體 ,即先將 尿素 和 金屬陽(yáng)離子溶液在 80℃ 左右的 低溫下水熱 反應(yīng)一會(huì) ,然后升溫至 180℃ 左右，進(jìn)行 高溫 反應(yīng) 。但是若是在水熱反應(yīng)時(shí)，制得的溶膠凝膠溶于水，就使得水熱處理很難進(jìn)行。 圖 12 水熱球 磨法裝置圖 若將水熱過程和球磨過程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使其同時(shí)進(jìn)行，就會(huì)產(chǎn)生一種新的水熱方法，即水熱球磨法。這一效果作為 “本多 物體之長(zhǎng)度為 106 米稱為微米 (Micrometer。利用納米超微粒子技術(shù)與特性，研發(fā)出材料本身在反應(yīng)時(shí)完全不參與作用，卻可促進(jìn)并提高反應(yīng)能量，以催化目標(biāo)反應(yīng)的觸媒技術(shù)已運(yùn)用于環(huán)境清潔作用上，促使有害或有毒物質(zhì)加速反應(yīng)成為穩(wěn)定而無(wú)害物質(zhì)，達(dá)到環(huán)保效果。對(duì)于第一類情況 ， 具有合適的能隙是光催化材料產(chǎn)生 光生載流子 的必要條件 ，現(xiàn)有 的 研究表明， 敏化 、 摻雜 、 能帶設(shè)計(jì) 以及 形成復(fù)合半導(dǎo)體 等諸多手段 都 可 以 可見光激發(fā)發(fā)生在 寬帶隙半導(dǎo)體 上 。 [10] 圖 14 光催化降解有機(jī)物反應(yīng)的半導(dǎo)體光催化材料導(dǎo)價(jià)帶位置 首先是 在污水處理方面的應(yīng)用，利用光催化性能來(lái)處理廢水是一種 非常 有效的改善環(huán)境的方法。具有紫外吸收能力的納米微粒 可以 復(fù)合到 涂料、 油漆、 化妝品、 防曬箱以及高聚物塑料中 ， 制備出新型 的納米技術(shù)改性產(chǎn)品 。構(gòu)成粉體的顆粒大小差異很大，有些必須用電子顯微鏡才能看見，有些肉眼就可以分辨。為了更好的區(qū)分，將該類再次細(xì)化為 4 類。 凝膠體顆粒：又稱三次顆粒是聚指集體顆粒形成以后由原級(jí)顆粒再與集體顆?；蚣w顆粒之間通過比較弱的附著力結(jié)合而成的疏散顆粒群。由于量子尺寸效應(yīng)， 當(dāng)顆粒的尺寸進(jìn)入納米級(jí)后 ， 就導(dǎo)致宏觀的金屬材料的準(zhǔn)連續(xù)能級(jí) 因?yàn)殡娮幽芗?jí)的不連續(xù)性 產(chǎn)生離散現(xiàn)象，這就是所謂的電子能級(jí)的不連續(xù)性。微小的顆粒幾乎沒有 慣性 ，氣體的阻力使其隨著氣體的流動(dòng)而流動(dòng)。 利用納米材料高耐磨的特性，在機(jī)械領(lǐng)域和礦業(yè)領(lǐng)域，可以通過直接制備或者是將其添加到常規(guī)材料基體中形成復(fù)合材料，這樣可以用于在研磨中使用的噴砂嘴，泵零件，內(nèi)襯；利用納米材料的 高穩(wěn)定性、 高剛度， 在需要高功率高溫反射屏的激光領(lǐng)域。光的吸收，能量的轉(zhuǎn)換和光的發(fā)射，這是納米材料的光致發(fā)光 主要 的三個(gè)過程。 在比較低的溫度條件下，材料的熵主要由組態(tài)熵和振動(dòng)熵來(lái)提供，電子熵是可以被忽略的。熔點(diǎn)為 1220℃ ，是一致熔融化合物，至今還未發(fā)現(xiàn)過相變過程 [1]。 ZnWO4 中 發(fā)光中心為[WO6]八面體，是一種很好的閃爍材料， 屬于本征發(fā)光， ZnWO4單晶 體 在 高能粒子探測(cè) ，地質(zhì)物理探礦， X 射線斷層掃描 方面有廣泛的應(yīng)用。該前驅(qū)體在 500℃ 下 鍛 燒 2h 即可得到鎢酸鋅納米粒子。 也有不少學(xué)者采用熱液法合成了納米級(jí)的鎢酸鋅，例如吳菊、楊梅等 [17]用水熱法合成鎢酸鋅材料的納米結(jié)構(gòu)，并對(duì)其所合成的材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。然后，在真空中烘干制得成品。鎢酸鉍（ Bi2W2O9）、鎢酸銀（ Ag2WO4）和 AgBiWO6都是 性能較好的 光催化劑。同樣方法，稱取硝酸鋅 克，溶于 1000ml 去離子水中， 配制出 。 X 射線是一種穿透性 非常 強(qiáng)的電磁波，它是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)的電子 撞擊下躍遷而產(chǎn)生的一種光輻射。 （ 2）光催化性能的測(cè)試 在不 同工藝 條件下 制備的 ZnWO4納米粉體 可以作為 光催化劑，直接加入到濃度為 20mg/L 的羅丹明 B（ RhB）溶液中， 使加入催化劑的懸濁液先暗反應(yīng) 30min在進(jìn)行 光催化， 這樣是為了 使其達(dá)到吸附平衡 。用 RhB 對(duì)紫外可見吸收和 RhB的濃度來(lái)表征其光催化性能。 圖 3 2 ZnWO4納米粉體的生長(zhǎng)示意圖 圖 33 為 用 ZnWO4納米 粉體作 為催化劑對(duì) RhB 溶液 在紫外光照射下 濃度的影響。 圖 34 汞燈照射 ZnWO4納米粉體對(duì) RhB 溶液 降解速率 的影響 ，本次試驗(yàn)的變量是照射汞燈的功率 。光催化性能研究表明，水熱反應(yīng) 時(shí)間為 8h 時(shí)所制備的 ZnWO4納米 粉體 具有較好的光催化性能。 此次的 測(cè)試條件 為 ： 催化劑選擇用 不同 pH時(shí)所制備的 ZnWO4納米粉體。 4 結(jié)論 以二水鎢酸鈉和六水硝酸鋅為原料，采用溫和的水熱方法，通過改變反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、 反應(yīng)液 pH 值，研究了不同反應(yīng)條件對(duì)鎢酸鋅粉體合成的影響及在不同條件下合成的鎢酸鋅粉體的光催化性能，得出如下結(jié)論： （ 1） 以 Na2WO4 謝 辭 大學(xué)的四年時(shí)光若白駒過隙，恍惚而已。從實(shí)驗(yàn)前的文獻(xiàn)到實(shí)驗(yàn)時(shí)的藥品，從實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的選擇到實(shí)驗(yàn)儀器的購(gòu)買，老師總是親力親為，讓我們的實(shí)驗(yàn)順利的進(jìn)行。 [11]（周靜濤 , 王弘 , 黃柏標(biāo) , 光催化材料的最新研究進(jìn)展 . 功能材料 2020, 增刊 35: 19641968.） [12]張小薇 , 曹麗云 , 劉一軍等 , 微波水熱法制備鎢酸鋅 納米晶的合成工藝及性能研究 , 陜西科技大學(xué) 碩士論文 2020. [13]應(yīng)德標(biāo) . 超細(xì)粉體技術(shù) . 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2020. 3 [14]蒲輝 , 李鈞 , 李曉莉等 . 羥基磷灰石 /單臂碳納米管復(fù)合材料的表征 [J]. 中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù) , 2020, 09, 15（ 38） : 71097112. [15]吳壇 , 唐詩(shī)劍 , 穆勁 . ZnWO4納米粒子的綠色合成 , 化學(xué)世界 , 2020, 增刊 : 4051. [16]周際新 , 吳建生 , 孔向陽(yáng) ,鎢酸鋅晶須的制備 . 實(shí)驗(yàn)室研究與探索 , 2020,. 22(2)： 5355 [17]吳 菊 , 楊 梅 , 龔書生等 , 納米鎢酸鋅的制備及光催化性質(zhì)的研究 , 皖西學(xué)院學(xué)報(bào) 2020, 27(2): 8587. [18]Akihiko Kudo, Satoshi Hijii. H2or O2 Evolution from Aqueous Solutions on Layered Oxide Photocatalysts Consisting of Bi3+ TransitionMetal Ions [J].,1999,(10)： 11031104. [19]Finlayson , Tsaneva ., Lyons L., et al. Evaluation of BiWoxides for Visible Light Photocatalysis [J].Physica Status Solidia AApplications and MaterialsScience,2020,203(2)： 327335.