【正文】 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)儀器的購買，老師總是親力親為，讓我們的實(shí)驗(yàn)順利的進(jìn)行。 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。 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。 （ 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 。同樣方法，稱取硝酸鋅 克，溶于 1000ml 去離子水中， 配制出 。然后，在真空中烘干制得成品。該前驅(qū)體在 500℃ 下 鍛 燒 2h 即可得到鎢酸鋅納米粒子。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]。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。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)。 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。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。 [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，利用光催化性能來處理廢水是一種 非常 有效的改善環(huán)境的方法。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)定而無害物質(zhì)，達(dá)到環(huán)保效果。這一效果作為 “本多 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。 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。[5] 在無機(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。 自 1982 年 開始 ， “水熱反應(yīng) ”的國際會(huì)議 每隔三年 就 會(huì)被 召開一次。采用 X 射線衍射（ XRD） 對(duì)其物相 進(jìn)行了測(cè)定。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 。 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 。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。 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 ，使得制備的粉體具有兩種方法的優(yōu)勢(shì)。 光催化作用簡(jiǎn)介 要了解光催化作用，首先要 了解光觸媒。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。無論是 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。粉體物料很常見，這是又無數(shù)的顆粒物料組成的。 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。 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)。 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。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。 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)。 將 高壓釜 密封 ， 并 加熱到 180176。 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 。對(duì)于每一 種 特定的 材料 來說，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。由圖 1 所知： 190℃ 在反應(yīng)時(shí)間 t=6h時(shí)， 已經(jīng)生成了部分 晶態(tài)物質(zhì)； 圖 31 190℃ 下所制備的 ZnWO4粉體的 XRD圖譜 圖 32 為 ZnWO4納米粉體 的生長(zhǎng)示意圖。2H2O 和 Zn(NO3)2 ，由于形貌的影響導(dǎo)致 pH=5 的產(chǎn)物的光催化性能不高； 當(dāng) pH 小于 7 時(shí)，產(chǎn)物的光催化性能隨 pH 升高而增強(qiáng)。 大學(xué)的最后半年，我們是為了論文而生的，忘了是第幾周開始的，查閱資料，閱讀文獻(xiàn)，確定實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，做實(shí)驗(yàn)，做記錄，向老師請(qǐng)教，畢業(yè)設(shè)計(jì)就這么一點(diǎn)一滴進(jìn)行著。我們還要感謝實(shí)驗(yàn)室的李悅老師。 （ 2） 隨著 水熱條件 的改變 ， 制備出的鎢酸鋅粉體的形貌和光催化性能也隨之發(fā)生變化。催化 15min 時(shí) 取樣 約 10ml，用離心機(jī)離心去除 頂層 懸浮顆粒， 用水溶液中 RhB 的濃度表示 ZnWO4納米粉體的光催化性能，水溶液中 RhB 的濃度要用分光光度計(jì)來進(jìn)行測(cè)量 。 圖 33 以 ZnWO4納米粉體為催化劑對(duì)紫外光下 RhB 溶液濃度的影響 由圖 33 可知，水熱反應(yīng)時(shí)間為 10h 時(shí)所制備的 ZnWO4納米粉體的光催化效率最高。 利用 分光 光度計(jì)檢測(cè)水溶液中 RhB 的濃度來表征ZnWO4納米晶的光催化性能。將沉淀用去離子水充分洗滌 ,直至 pH 不再發(fā)生變化。而固相法采用高溫煅燒的形式，不僅消耗了大量能源，且制備出的樣品顆粒尺寸較大，催化劑的比表面積大幅降低。并用 XRD， EDX和 SEM 方法研究了所得晶須的結(jié)構(gòu)組成和形貌，又對(duì)晶須的形成機(jī)理及晶須生長(zhǎng)的影響因素進(jìn)行了研究。 圖 15 為 ZnWO4的分子結(jié)構(gòu)圖。生物惰性材料，其 具有較好的生物相容性 ， 并且是一種十分穩(wěn) 定的化學(xué)性質(zhì) ，對(duì)機(jī)體不會(huì) 產(chǎn)生毒副作用，同時(shí)不發(fā)生排異反應(yīng)。粒子之間的凝聚力往往抵抗其分散， 空氣動(dòng)力 特性常被用于工業(yè)運(yùn)輸，通過氣力輸送管道通過 氣流 達(dá)到 運(yùn)輸 的目的。 當(dāng)振動(dòng)或壓縮后會(huì)變得非常密集，甚至?xí)?流動(dòng)性 。該類粉體只能在理論上出現(xiàn)，自然界中幾乎不能找到此類粉體；人工加工合 成的也只能說是近似單分散粉體。 其次 在 凈化 空氣 方面也有很重要的作用 。 對(duì)于光催化 的 原理，目前人們普遍采用 的是 半導(dǎo)體能帶理論 ： 當(dāng)入射光能量 等于或大于 半導(dǎo)體材料的禁帶寬度時(shí)，半導(dǎo)體材料價(jià)帶電子受激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生 對(duì) 應(yīng)的空穴，形成電子空穴對(duì) ； 光生電子、空穴在內(nèi)部電場(chǎng)作用下分離 然后 遷移到材料表面，進(jìn)而在表面處發(fā)生氧化 還原反應(yīng)。 這種現(xiàn)象相當(dāng)于將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，以當(dāng)時(shí)正值石油危機(jī)的背景，世人對(duì)尋找 新能源 的期待甚為殷切，因此這一技術(shù)作為從水中提取氫的劃時(shí)代方法受到了矚目，但由于很難在短時(shí)間內(nèi)提取大量的氫氣，所以利用于新能源的開發(fā)終究無法實(shí)現(xiàn)，因此在轟動(dòng)一時(shí)后迅速降溫。微波加熱是利用物質(zhì)在電磁中因本身介質(zhì)損而產(chǎn)生的整體加熱，使其 分子發(fā)生震動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分子水平的攪拌。礦化劑有 其特殊的作用，加入后會(huì)使溶液的 pH 值發(fā)生改變，從而使反應(yīng)中的無定型前驅(qū)體快速生成并促使其發(fā)生相變，使其晶型發(fā)生改變。它們與晶體晶化速率之間的關(guān)系描述了水熱 動(dòng)力學(xué) 的 基本特征。 水熱結(jié)晶的基本原理 依據(jù)的是溶解和再結(jié)晶過程 。 關(guān)鍵詞 ： 鎢酸鋅 水熱法 反應(yīng)條件 光催化性能 The Research of Reaction conditions on the hydrothermal ZnWO4 Powders Abstract Put sodium tungstate dihydrate and zinc nitrate hexahydrate as raw material, the mild hydrothermal method was used to prepare zinc tungstate (ZnWO4) nanopowder. Xray diffraction (XRD) of its phase were determined. And its photocatalytic performance was analysised, focusing on a different reaction conditions on the morphology of the powder ZnWO4. We conclude the optimal reactions of ZnWO4 powder were: reaction time was 10h, the reaction temperature was 190℃ , the reaction pH was 7. Key words: Zinc tungstate hydrotheal reactiormn conditions photocatalytic properties 目 錄 1 引言 ................................................................................................................................ 9 水熱法簡(jiǎn)介 ........................................................................................................... 9 水熱法概述 ................................................................................................. 9 水熱法反應(yīng)的機(jī)理 ................................................................................... 11 水熱 反應(yīng)的影響因素 ............................................................................... 11 水熱法應(yīng)用研究新進(jìn)展 ........................................................................... 12 光催化作用 ......................................................................................................... 14 光催化作用簡(jiǎn)介 .......................................................................