【正文】 溶液的pH值()，不同H2O2(質(zhì)量分數(shù)30%)用量對酸性品紅脫色率的影響由圖311以及圖312對比可以看出，當H2O2用量從1mL增加到4mL時，納米管的脫色速率明顯提高，而納米棒的脫色速率變化幅度明顯小于納米管。18min后納米棒脫色率基本無變化，而納米管的脫色率在30min后才趨于穩(wěn)定。但是H2O2用量為2mL時，開始階段的脫色速率和最終的脫色率都較低。且在納米棒為催化劑時加入1ml和2ml的H2O2的變化幅度要小于納米管為催化劑的情況。品紅溶液的脫色率的飽和時間也是納米管要少于納米管所用的時間。原因可能是，在一定條件下，對于一定量的催化劑，其表面活性位的數(shù)目是有限的。當H2O2濃度相對較低時，表面活性位并沒有被占滿，增大H2O2濃度，催化劑表面吸附的H2O2數(shù)量就增多，從而可加快酸性品紅脫色。觀察圖313發(fā)現(xiàn)，當pH為3時，0~6分鐘的脫色速率最大，之后較緩慢，當pH為5時，脫色速率呈緩慢增長趨勢。由此圖可以發(fā)現(xiàn)，當pH增大時，催化劑對酸性品紅溶液的脫色作用在逐漸減小。對比下圖313和圖314，在酸性品紅濃度36mgL﹣(質(zhì)量分數(shù)30%)用量為3mL的反應條件下，不同pH值對酸性品紅脫色率的影響由圖313以及圖314對比可以看出。當體系初始pH=，在二氧化錳納米棒作催化劑的酸性品紅脫色速率要大于二氧化錳納米管的速率，6min后脫色率兩種催化劑的品紅脫色率趨于飽和，如圖313和圖314的藍色曲線所示。而當體系pH=，兩種催化劑的品紅脫色率基本為0，沒有太明顯的變化。溶液透明，無懸浮物存在，說明MnO2全部被還原為Mn2+離子。Mn2+離子催化分解H2O2的活性低，10min內(nèi)反應速率即降為0。因此在反應過程中，隨著催化劑MnO2被還原為低活性的Mn2+離子，H2O2分解產(chǎn)生 活性自由基速度減小，酸性品紅的脫色速率隨之降低。實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著反應進行溶液的pH值逐漸增大。隨著反應的進行， H2O2迅速分解，產(chǎn)生大量的活性自由基，與酸性品紅分子發(fā)生反應而使其降解。但同時MnO2和大量的自由基催化H2O2分解產(chǎn)生O2，在較短時間內(nèi)耗盡氧化劑H2O2，不能繼續(xù)氧化降解酸性品紅，使脫色率達到飽和?？梢娺m當?shù)膒H值才能使H2O2高效地氧化分解酸性品紅染料。由此可以看出，pH值的影響情況無論對二氧化錳納米管還是納米棒都同樣存在。 本章小結(jié) 以制備的MnO2納米棒和納米管為催化劑，研究了它們對H2O2氧化降解酸性品紅的催化性能。① MnO2納米棒、MnO2納米管均有催化活性，其中MnO2納米棒的催化活性要強于MnO2納米管，初始催化速率較高，%。② 本實驗以MnO2納米管未催化劑，研究了酸性品紅初始濃度，H2O2濃度，催化劑用量對酸性品紅溶液脫色率的影響。實驗結(jié)果表明：在不調(diào)節(jié)溶液pH值條件下，增大H2O2和催化劑用量，可以明顯加快酸性品紅溶液的脫色速率。4 氧化鋅對甲基橙的光催化作用 光催化簡介光催化氧化法是近幾十年來發(fā)展起來的一種先進氧化技術(shù), 它是將特定光源(如紫外光)與催化劑 (TiOZnO或CdS等)聯(lián)合作用對有機廢水進行降解處理的過程。與傳統(tǒng)水處理技術(shù)中以污染物的分離、濃縮以及相轉(zhuǎn)移等為主的物理方法相比, 具有明顯的節(jié)能、高效、污染物降解徹底等優(yōu)點。解率的影響我們的實驗內(nèi)容是用ZnO來對甲基橙晶型光催化實驗，甲基橙分子式為C14H14N3SO3Na, 是一種較難降解的偶氮類有色化合物, 在酸性和堿性條件下的醌式和偶氮結(jié)構(gòu)是染料化合物的主體結(jié)構(gòu), 因此, 以其作為染料模型化合物具有一定代表性。本文采用沉淀法制備了納米ZnO粉體, 以甲基橙為研究對象, 研究了催化劑用量、甲基橙初始濃度、光強度、電解質(zhì)及pH等對甲基橙光催化降 實驗方法配制36mgL1的甲基橙溶液，測定其吸光度值，繪制標準曲線。催化反應時，取一定體積甲基橙溶液，加入一定量的納米結(jié)構(gòu)ZnO粉末，磁力攪拌1h，使粉末均勻分散在甲基橙溶液中。保持良好的攪拌狀態(tài)，攪拌完畢將溶液置于紫外燈的照射下，用黑色塑料布將實驗臺封閉，防止日光進入實驗臺，影響實驗結(jié)果。每隔一定時間取樣，取樣時移取lml溶液置于25ml容量瓶中，稀釋定容，然后經(jīng)過高速離心分離，最后取上層清液進行分析。反應前先進行空白實驗。 分析方法甲基橙溶液對可見光有一定的吸收，可以采用分光光度計測量其吸光度來計算它的降解率。根據(jù)比色原理，溶液中的某種物質(zhì)的對光的吸收強度與其濃度遵從LambertBeer定律。根據(jù)下式計算甲基橙溶液的脫色率:甲基橙脫色率(%)=A0At/A0100式中:A0，At分別為反應前和反應t時間后的酸性品紅在最大吸收波長處的吸光度值。 結(jié)果與討論 溶液表面積對甲基橙光催化的影響取36mgL1甲基橙溶液200ml，倒入燒杯中，在磁力攪拌下進行1h，攪拌期間用黑色塑料袋包裹住燒杯，防止日光照射到溶液，影響實驗結(jié)果。攪拌完畢將溶液置于紫外燈的照射下，用黑色塑料布將實驗臺封閉，防止日光進入實驗臺。再將甲基橙溶液倒入表面皿和坩堝容器中，用上述方法進行實驗。由下圖41可以發(fā)現(xiàn)，當容器為表面皿時，甲基橙的脫色率最大，其次為燒杯，坩堝容器的效果最差。溶液與紫外光的接觸面積從大到小依次為表面皿、燒杯、坩堝容器。由此分析，當容器與紫外光的基礎面積達到最大值時，甲基橙溶液的脫色率達到最大。得出結(jié)果：甲基橙的脫色率與溶液表面積成正比。 空白實驗有些染料在紫外燈的照射下可直接分解, 因此, 有必要測試一下在無催化劑或無紫外光照射下染料降解程度, 即進行空白實驗。從圖42可以看出, 在無催化劑只有紫外燈的照射下,甲基橙幾乎沒有降解。 在無紫外燈而有催化劑的存在下,經(jīng)過90 % , 這可能是由于光催化劑ZnO粉體對甲基橙的吸附引起。然而在紫外燈照射和光催化劑ZnO都存在下, , %。因此, 光催化降解甲基橙實驗中, 紫外燈照射和光催化劑ZnO都是不可缺少的。 本章小結(jié)通過這次實驗的研究發(fā)現(xiàn)，光照強度，光照面積以及催化劑與溶液的接觸面積，對甲基橙的光催化效果有很大影響，并且在催化過程中，紫外燈和光催化劑二者缺一不可。5 結(jié)論與展望本文全面系統(tǒng)地介紹了納米催化材料的特點，及其在環(huán)境、有機合成領域的應用研究現(xiàn)狀。特別是納米結(jié)構(gòu)錳氧化物在上述領域一直是研究的熱點，目前仍然存在制備方法復雜、應用研究范圍狹小等問題。在此基礎上，本文提出了單一的水熱法制備不同納米結(jié)構(gòu)錳氧化物，并進一步研究了納米結(jié)構(gòu)錳氧化物對降解酸性品紅染料催化性能，為其實際應用奠定了實驗基礎。(1) 所制備納米結(jié)構(gòu)錳氧化物對H2O2氧化降解酸性品紅模擬廢水的催化性能。本實驗制備的納米結(jié)構(gòu)錳氧化物均表現(xiàn)出催化作用，其中納米棒的催化活性最高，反應60min后酸性品紅脫色率即達到97，6%。紫外可見吸收光譜和βMnO2反應前后的物相分析表明納米結(jié)構(gòu)錳氧化物的確對H2O2氧化降解酸性品紅模擬廢水具有催化作用。動力學研究表明本實驗的催化氧化反應遵循動力學規(guī)律(2) 所合成的催化劑對處理模擬染料廢水表現(xiàn)出良好的催化活性，需要拓展到實際工業(yè)廢水處理中加以應用。(3) 氧化鋅實驗研究發(fā)現(xiàn)，光照強度，光照面積以及催化劑與溶液的接觸面積，對甲基橙的光催化效果有很大影響，并且在催化過程中，紫外燈和光催化劑二者缺一不可。這種性質(zhì)可用于聯(lián)合作用對有機廢水進行降解處理的過程。與傳統(tǒng)水處理技術(shù)中以污染物的分離、濃縮以及相轉(zhuǎn)移等為主的物理方法相比, 具有明顯的節(jié)能、高效、污染物降解徹底等優(yōu)點。致 謝本論文是在趙榮祥老師的精心指導和悉心幫助下完成的。趙老師對我嚴格要求，積極鼓勵，在各方面都給予了無私的支持和幫助，并提供優(yōu)越的工作環(huán)境，使本人順利完成實驗，在此表示忠心的感謝；三個月來，趙老師嚴緊務實的治學態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神、塌實認真的工作作風、謙虛謹慎的品德、誨人不倦的學者風范以及淵博深厚的學識，令我深受教益。在論文實驗過程中，李秀萍碩士也給予了我熱情的指導和支持，為我的論文工作提供了很多寶貴的意見，在此十分感謝她在繁忙的工作中給予我的幫助。另外還要感謝兩位老師對實驗樣品測試工作的支持與幫助。非常感謝本實驗室的王濤，楊光，李素奎等同學在學習和生活上對我的無私幫助。最后感謝遼寧石油化工大學為我提供了良好的學習環(huán)境!參考文獻[1] 高紅，趙勇. 納米材料及納米催化劑的制備[J]. 天津化工，2003,17(5)：14[2] 張富捐. 二氧化錳的機械化學法制備及其性能[J]. 許昌學院學報，2004，23(5)：38.[3] 尹春雷，袁方利，黃淑蘭. 納米氧化鋅表面包覆氧化鋁復合粉末體制備及其光催化活性[J]. 過程工程學報,2003,3(4):346.[4] 朱少敏，李彥生，張治宏. 反應性離子交換合成納米ZnO及其光催化性能[J]. 催化學報，2010，31(4)：380.[5] [M]，化學工業(yè)出版社(2003)，37.[6] 吳春華，安鑫南，張加研，蔣建新. 納米氧化鋅的制備及催化性能[J]. 化學通報，2005年，68.[7] 朱漢財，王紅娟，彭峰，余皓. 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