《HSUB2/SUBOSUB2/SUB处理HSUB3/SUBPWSUB6/SUBMOSUB6/SUBOSUB40/SUB/ZROSUB2/SUBSIOSUB2/SUB光催化降解甲基橙的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《HSUB2/SUBOSUB2/SUB处理HSUB3/SUBPWSUB6/SUBMOSUB6/SUBOSUB40/SUB/ZROSUB2/SUBSIOSUB2/SUB光催化降解甲基橙的方法.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104229927 A (43)申请公布日 2014.12.24 C N 1 0 4 2 2 9 9 2 7 A (21)申请号 201410474232.0 (22)申请日 2014.09.17 C02F 1/30(2006.01) B01J 27/19(2006.01) (71)申请人湖北师范学院 地址 435002 湖北省黄石市磁湖路11号 (72)发明人杨水金 段国滨 徐玉林 杨赟 (74)专利代理机构北京科亿知识产权代理事务 所(普通合伙) 11350 代理人汤东凤 (54) 发明名称 H 2 O 2 处理H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 。
2、-SiO 2 光催化降解甲 基橙的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种采用浸渍法制备了 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 催化剂，用H 2 O 2 进行敏化 处理，并通过FT-IR、XRD对其进行了表征。探 讨了该催化剂对甲基橙溶液的催化降解活性， 较系统地研究了溶液的初始浓度、溶液的pH、催 化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。研究发 现：H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 对甲基橙有良好的降 解效果。在甲基橙溶液初始浓度为10mg/L，溶 液pH为2.5，催化剂用量为溶液总质量0.5的 条件下光照2.5h，甲基橙的降解率达到91。
3、.1。 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 催化剂光催化降解甲基橙 溶液为一级动力学反应。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104229927 A CN 104229927 A 1/1 页 2 1. 一种 H 2 O 2 处理 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化降解甲基橙的方法， 包括如下步骤 ： 步骤一、 光催化剂的制备 ； 在 250mL 的 三 颈 烧 瓶 中， 加 入。
4、 100mL 的 蒸 馏 水、 0.03mol Na 2 MoO 4 2H 2 O 和 0.03mol Na 2 WO 4 2H 2 O， 搅拌加热至沸腾， 在沸腾液中缓慢加入 0.01mol Na 2 HPO 4 12H 2 O， 30min 后滴加 6mol/L 的 HCl 至 pH 1， 回 流 反 应 5h 后， 冷 却 至 室 温， 将 冷 却 液 全 部 转 移 至 分 液 漏 斗 中 用 乙醚萃取， 向其中滴加 1:1H 2 SO 4 至无油状物析出， 分出下层油状物， 加入 3-5滴水， 析出淡黄 绿色晶体， 即为 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 ； 将 一 定 质 量 。
5、的 ZrOCl 2 8H 2 O 溶 于 蒸 馏 水 中 配 成 溶 液， 在 搅 拌 下 缓 慢 滴 加 一 定 量 的 正 硅 酸 乙 酯 与 正 丁 醇 的 混 合 液， 室 温 搅 拌 1h 得 到 白 色 透 明 溶 胶， 溶 胶 在 90 下 干 燥 3h， 于 马 弗 炉中 500煅烧 10h 得到 ZrO 2 -SiO 2 载体 ； 将 1g H 3 PW 6 Mo 6 O 40 溶 于 20mL 蒸 馏 水 中 按 照 一 定 质 量 放 入 ZrO 2 -WO 3 载 体 浸 泡 24h， 70-80下小火烘干， 并于 200煅烧 2h 得到 H 3 PW 6 Mo 6 O。
6、 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x) ； 步骤二、 H 2 O 2 溶液对催化剂 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x) 处理 将 2g H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)加入 30mL30 H 2 O 2 溶液， 然后超声 20min， 过滤， 并在室 温下晾干得到 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化剂 ； 步骤三、 光催化降解甲基橙 光照条件下， 500mL 的玻璃制容器内置石英做的冷阱， 冷阱内通入循环水以维持整个反 应处于室温状态 ； 在反应器中加入配制的甲基橙溶液 15。
7、0mL和一定量的催化剂， 用稀 HCl和 NaOH溶液， 调整溶液的 pH值， 将溶液磁力搅拌 30min， 以达到催化剂与有机染料的吸附脱 附平衡， 然后通过 500W氙灯照射进行光降解实验 ； 每隔一定的时间， 取出约 3.0mL的上层清 液， 高速离心后， 进行分析 ； 步骤四、 降解效果分析 试 样 分 析 采 用 分 光 光 度 法 测 定 不 同 时 刻 试 样 的 吸 光 度 得 出 不 同 时 刻 甲 基 橙 的 脱 色 度 来 衡 量 光 催 化 降 解 的 效 果 ； 首 先 用 分 光 光 度 计 确 定 甲 基 橙 的 最 大 吸 收 波 长， 然 后 在 最 大 波 。
8、长处测定不同时刻试样的吸光度 ； 降解率 (DC) 通过下公式计算 ： DC (A 0 -A)/A 0 *100 其中 A 0 是光照前试样的吸光度， A 是光照一段时间后的试样吸光度。 2. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 方 法， 其 特 征 在 于， 所 述 步 骤 三 中， 甲 基 橙 溶 液 的 pH 2.0-8.0， 浓度为 5-25mg/L的， 在催化剂用量为溶液质量的 0.25 -1.00的条件下进行光 催化反应， 光降解反应时间为 0-3h。 3. 根 据 权 利 要 求 2 所 述 的 方 法， 其 特 征 在 于， 所 述 步 骤 三 中， 甲 基 橙 溶 液 的。
9、 pH 2.0， 浓 度 为 10mg/L 的， 在 催 化 剂 用 量 为 溶 液 质 量 的 0.5 的 条 件 下 进 行 光 催 化 反 应， 光 降 解 反 应时间为 2.5h。 权 利 要 求 书CN 104229927 A 1/6 页 3 H 2 O 2 处理 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化降解甲基橙的方法 技术领域 0001 本发明涉及光催化氧化领域， 特别涉及 H 2 O 2 处理 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化降解 甲基橙的方法。 背景技术 0002 近 年 来， 有 机 染 料 废 水 的。
10、 排 放 造 成 了 严 重 的 环 境 污 染。 常 用 的 废 水 处 理 方 法 有 凝 结、 膜分离、 吸附、 电解等生物、 物理法。 但是这些方法只是将有机染料污染物转移到其他相 中， 并没有将有机染料污染物降解为非毒性物质。 因此， 有效的处理有机染料污染物成为环 境及化学领域面临的难题。 0003 光 催 化 氧 化 作 为 高 级 氧 化 技 术 的 一 种， 在 有 机 物 的 降 解 方 面 显 示 了 突 出 的 优 势， 它 可 以 将 有 机 物 深 度 氧 化 成 H 2 O、 CO 2 等 小 分 子， 有 着 较 高 的 降 解 率 和 矿 化 度， 应 用 前。
11、 景 非 常乐观。所用的光催化剂有 TiO 2 、 ZnO、 Fe 2 O 3 、 ZnO-TiO 2 、 SiO 2 -TiO 2 、 掺杂 TiO 2 等功能材料。 以 TiO 2 为光催化剂降解有机污染物， 国内外学者进行了广泛系统的研究。 多金属氧酸盐和 TiO 2 有相似的功能， 引起了人们的极大关注。 而多金属氧酸盐的主要吸收峰在紫外区， 通过 对多金属氧酸盐的改性使其响应谱带延伸到可见光区从而达到光催化降解的目的。 但是多 金属氧酸盐易溶于反应体系中， 因此需要对其固载化来提高其重复利用性。 0004 ZrO 2 -SiO 2 复 合 氧 化 物 作 为 载 体， 可 改 善 催。
12、 化 剂 的 表 面 性 质、 提 高 催 化 剂 活 性 组 分 的 分 散 度 及 其 增 强 活 性 组 分 与 载 体 之 间 的 相 互 作 用， 且 不 会 产 生 污 染， 是 一 种 绿 色 的 催 化 剂载体。 通过浸渍法制备 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化剂， 并将其应用于光催化降解甲基橙 溶 液。 但 不 幸 的 是， 该 催 化 剂 并 未 改 变 多 金 属 氧 酸 盐 的 吸 收 带， 仍 处 于 紫 外 区 域。 因 此， 通 过一种简单、 廉价的技术促使其扩大光响应的范围具有良好的应用价值。 发明内容 0005 为 解 。
13、决 上 述 现 有 技 术 存 在 的 问 题， 本 发 明 的 目 的 在 于 提 供 一 种 H 2 O 2 处 理 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光 催 化 降 解 甲 基 橙 的 方 法。 本 方 法 具 有 步 骤 简 单， 原 料 成 本 低， 且 催 化活性高， 光催化效果好的特点。 0006 为达到上述目的， 本发明的技术方案为 ： 0007 一种 H 2 O 2 处理 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化降解甲基橙的方法， 包括如下步骤 ： 0008 步骤一、 光催化剂的制备 ； 0009 在 250mL。
14、 的三颈烧瓶中， 加入 100mL 的蒸馏水、 0.03mol Na 2 MoO 4 2H 2 O 和 0.03mol Na 2 WO 4 2H 2 O， 搅拌加热至沸腾， 在沸腾液中缓慢加入 0.01mol Na 2 HPO 4 12H 2 O， 30min 后滴加 6mol/L 的 HCl 至 pH 1， 回 流 反 应 5h 后， 冷 却 至 室 温， 将 冷 却 液 全 部 转 移 至 分 液 漏 斗 中 用 乙醚萃取， 向其中滴加 1:1H 2 SO 4 至无油状物析出， 分出下层油状物， 加入 3-5滴水， 析出淡黄 绿色晶体， 即为 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 ； 00。
15、10 将 一 定 质 量 的 ZrOCl 2 8H 2 O 溶 于 蒸 馏 水 中 配 成 溶 液， 在 搅 拌 下 缓 慢 滴 加 一 定 量 的 正 硅 酸 乙 酯 与 正 丁 醇 的 混 合 液， 室 温 搅 拌 1h 得 到 白 色 透 明 溶 胶， 溶 胶 在 90 下 干 燥 3h， 于 说 明 书CN 104229927 A 2/6 页 4 马弗炉中 500煅烧 10h 得到 ZrO 2 -SiO 2 载体 ； 0011 将 1g H 3 PW 6 Mo 6 O 40 溶 于 20mL 蒸 馏 水 中 按 照 一 定 质 量 放 入 ZrO 2 -WO 3 载 体 浸 泡 24h。
16、， 70-80下小火烘干， 并于 200煅烧 2h 得到 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x) ； 0012 步骤二、 H 2 O 2 溶液对催化剂 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x) 处理 0013 将 2g H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)加入 30mL30 H 2 O 2 溶液， 然后超声 20min， 过滤， 并 在室温下晾干得到 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化剂。 0014 步骤三、 光催化降解甲基橙 0015 光照条件下， 50。
17、0mL 的玻璃制容器内置石英做的冷阱， 冷阱内通入循环水以维持整 个 反 应 处 于 室 温 状 态 ； 在 反 应 器 中 加 入 配 制 的 甲 基 橙 溶 液 150mL 和 一 定 量 的 催 化 剂， 用 稀 HCl和 NaOH溶液， 调整溶液的 pH值， 将溶液磁力搅拌 30min， 以达到催化剂与有机染料的吸 附脱附平衡， 然后通过 500W氙灯照射进行光降解实验 ； 每隔一定的时间， 取出约 3.0mL的 上层清液， 高速离心后， 进行分析 ； 0016 步骤四、 降解效果分析 0017 试 样 分 析 采 用 分 光 光 度 法 测 定 不 同 时 刻 试 样 的 吸 光 度。
18、 得 出 不 同 时 刻 甲 基 橙 的 脱 色 度 来 衡 量 光 催 化 降 解 的 效 果 ； 首 先 用 分 光 光 度 计 确 定 甲 基 橙 的 最 大 吸 收 波 长， 然 后 在 最 大波长处测定不同时刻试样的吸光度 ； 降解率 (DC) 通过下公式计算 ： 0018 DC (A 0 -A)/A 0 *100 0019 其中 A 0 是光照前试样的吸光度， A 是光照一段时间后的试样吸光度。 0020 进 一 步 的， 所 述 步 骤 三 中， 甲 基 橙 溶 液 的 pH 2.0-8.0， 浓 度 为 5-25mg/L 的， 在 催 化 剂 用 量 为 溶 液 质 量 的 0。
19、.25 -1.00 的 条 件 下 进 行 光 催 化 反 应， 光 降 解 反 应 时 间 为 0-3h。 0021 进 一步的， 所述步骤三中， 甲基橙溶液的 pH 2.0， 浓度为 10mg/L 的， 在催化剂用 量为溶液质量的 0.5的条件下进行光催化反应， 光降解反应时间为 2.5h。 0022 相 对 于 现 有 技 术， 本 发 明 的 有 益 效 果 为 ： 本 发 明 采 用 H 2 O 2 对 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 进 行 处 理 活 化， 并 考 察 了 其 在 光 降 解 甲 基 橙 溶 液 中 的 光 催 化 活 性。 发 。
20、现 通 过 浸 渍 法 制 备 了 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光 催 化 剂， 通 过 将 其 应 用 于 光 催 化 降 解 甲 基 橙 溶 液 的 反 应， 发 现 制 备 得 到 的 光 催 化 剂 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 对 甲 基 橙 溶 液 具 有 良 好 的 光 催 化 降 解 效 果。 在 甲 基 橙初始浓度为 10mg/L， 溶液 pH 为 2.5， 催化剂的用量为反应液质量的 0.5的优化条件下， 光 降 解 2.5h， 甲 基 橙 的 降 解 率 达 到 91.1。H 3 PW 6 Mo 6。
21、 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光 催 化 剂 光 催 化 降 解 甲 基橙溶液为一级动力学反应。 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化剂连续使用五次， 其催化活性没 有明显降低。 附图说明 0023 图 1 光催化反应装置图。 0024 图 2 磷钨钼酸与负载后的催化剂红外光谱图。 0025 图 3 磷钨钼酸与负载后的催化剂 XRD 图。 0026 图 4 反应时间对光降解的影响。 0027 图 5 光照和催化剂对反应的影响。 0028 图 6 甲基橙的初始浓度对光降解反应的影响。 说 明 书CN 104229927 A 3/6 页 5 0029 。
22、图 7pH 对光降解反应的影响。 0030 图 8 催化剂用量对光降解反应的影响。 0031 图 9 催化剂及其各组分的光催化降解效果对比图。 0032 图 10 催化剂及其加与不加 H 2 O 2 的光催化降解效果对比图。 0033 图 11 催化剂的重复利用性能图。 0034 图 12 反应的动力学线性图。 具体实施方式 0035 下面结合附图及具体实施方式对本发明方案做进一步详细描述， 0036 试验例 ： 0037 1.1 试剂及仪器 0038 Na 2 MoO 4 2H 2 O， Na 2 WO 4 2H 2 O， Na 2 HPO 4 12H 2 O， 正硅酸乙酯， ZrOCl 2。
23、 8H 2 O， 30 H 2 O 2 ， 甲基橙均为分析纯 ； 实验用水均为二次蒸馏水， H 3 PW 6 Mo 6 O 40 ( 自制 )。 Nicolet5700 型红外拉 曼 光 谱 仪 ( 美 国 尼 高 力 公 司 产 ) ； 粉 末 衍 射 分 析 用 DADVANCE 型 X- 射 线 衍 射 仪 ( 德 国 布 鲁 克公 司产 )， 用铜靶 K1辐射， 石墨单色器滤波， 在管电压 40kV， 管电流 40mA的条件下测定， 扫 描 范 围 5 70 ； U-3100 型 紫 外 可 见 光 谱 仪 ( 株 式 会 社 产 ) ； 500W 氙 灯 ( 南 京 胥 江 机 电厂。
24、 )。 0039 1.2 光催化剂的制备 0040 在 250mL 的三颈烧瓶中， 加入 100mL 的蒸馏水、 0.03mol Na 2 MoO 4 2H 2 O 和 0.03mol Na 2 WO 4 2H 2 O， 搅拌加热至沸腾， 在沸腾液中缓慢加入 0.01mol Na 2 HPO 4 12H 2 O， 30min 后滴加 6mol/L 的 HCl 至 pH 1， 回 流 反 应 5h 后， 冷 却 至 室 温， 将 冷 却 液 全 部 转 移 至 分 液 漏 斗 中 用 乙醚萃取， 向其中滴加 1:1H 2 SO 4 至无油状物析出， 分出下层油状物， 加入 3-5滴水， 析出淡黄。
25、 绿色晶体， 即为 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 。 0041 将 一 定 质 量 的 ZrOCl 2 8H 2 O 溶 于 蒸 馏 水 中 配 成 溶 液， 在 搅 拌 下 缓 慢 滴 加 一 定 量 的 正 硅 酸 乙 酯 与 正 丁 醇 的 混 合 液 ， 室 温 搅 拌 1h 得 到 白 色 透 明 溶 胶， 溶 胶 在 90 下 干 燥 3h， 于 马弗炉中 500煅烧 10h 得到 ZrO 2 -SiO 2 载体。 0042 将 1g H 3 PW 6 Mo 6 O 40 溶 于 20mL 蒸 馏 水 中 按 照 一 定 质 量 放 入 ZrO 2 -WO 3 载 体 浸 。
26、泡 24h， 70-80下小火烘干， 并于 200煅烧 2h 得到 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)。 0043 用 H 2 O 2 溶 液 对 催 化 剂 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x) 进 行 敏 化 处 理， 以 提 高 其 光 催 化 活 性。 过程如下 ： 将 2g H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)加入 30mL30 H 2 O 2 溶液， 然后超声 20min， 过 滤， 并在室温下晾干得到 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催。
27、化剂。 0044 1.3 光催化降解甲基橙 0045 光反应装置如图 1 所示。 0046 图 1 中 500W 的 氙 灯 ( 南 京 胥 江 机 电 厂 ) 作 为 模 拟 自 然 光 的 光 源， 所 用 氙 灯 的 主 波长是 400-1000nm， 光的强度为 1200mol m -2 s -1 ， 500mL 的玻璃制容器内置石英做的冷 阱， 冷 阱 内 通 入 循 环 水 以 维 持 整 个 反 应 处 于 室 温 状 态。 在 反 应 器 中 加 入 配 制 的 甲 基 橙 溶 液 150mL和一定量的催化剂， 用稀 HCl和 NaOH溶液， 调整溶液的 pH值， 将溶液磁力搅。
28、拌 30min， 以达到催化剂与有机染料的吸附脱附平衡， 然后通过 500W氙灯照射进行光降解实验。 每 隔一定的时间， 取出约 3.0mL 的上层清液， 高速离心后， 进行分析。 说 明 书CN 104229927 A 4/6 页 6 0047 试 样 分 析 采 用 分 光 光 度 法 测 定 不 同 时 刻 试 样 的 吸 光 度 得 出 不 同 时 刻 甲 基 橙 的 脱 色 度 来 衡 量 光 催 化 降 解 的 效 果。 首 先 用 分 光 光 度 计 确 定 甲 基 橙 的 最 大 吸 收 波 长， 然 后 在 最 大波长处测定不同时刻试样的吸光度。降解率 (DC) 通过下公式计。
29、算 ： 0048 DC (A 0 -A)/A 0 *100 0049 其中 A 0 是光照前试样的吸光度， A 是光照一段时间后的试样吸光度。 0050 2 结果与讨论 0051 2.1 催化剂的表征 0052 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 ， H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x) 和 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 的 红 外 光 谱 测 试 结 果如图 2 所示。 0053 从 图 2 可 知， 纯 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 在 1074.9cm -1 ， 976.4cm -1 ， 878.8cm -。
30、1 和 794.1cm -1 出 现 较 明 显 的 吸 收 峰， 表 明 其 具 有 Keggin 型 结 构。 另 外， 在 163cm -1 出 现 水 的 弯 曲 振 动， 证 实 其 含 有 一 定 量 的 结 晶 水。 当 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 负 载 于 载 体 SiO 2 以 后， 其 吸 收 峰 发 生 了 变 化， 783cm -1 的 吸 收 峰 迁 移 为 797cm -1 ， 但 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 在 700-1100cm -1 区 域 内 特 征 吸 收 峰 被 保 留， SiO 2 表 面 OH 的 吸 收 峰 1077cm -。
31、1 明 显 的 变 宽 了。 证 明 固 载 的 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 仍 保 持 了 Keggin 结 构 的 基 本 骨 架， 且 其 与 载 体 是 发 生 了 化 学 作 用， 而 不 是 简 单 的 物 理 吸 附 作 用。 而 在 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 / ZrO 2 -SiO 2 中， H 3 PW 6 Mo 6 O 40 的吸收峰发生了明显地改变。位于 878.9cm -1 和 782.4cm -1 的吸收 峰被载体的特征吸收峰所掩盖， 1073.6cm -1 和 975.8cm -1 的吸收峰连成一个峰。 从上可以得 知， H 3 PW 6 M。
32、o 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 中杂多酸仍然保持了其 Keggin 结构。 同时， 也表明杂多酸与载体 之间存在较强的相互作用。 0054 图 3 是 磷 钨 钼 酸 与 负 载 后 的 催 化 剂 XRD 图。 图 3 中 磷 钨 钼 酸 在 10.3， 26.4， 34.5处 有 比 较 强 的 衍 射 峰， 表 明 其 具 有 Keggin 型 结 构。 而 在 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /SiO 2 的 XRD 谱 图 中， 只 有 在 2 24.15出 现 强 的 宽 峰， 而 无 明 显 的 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 的 特 征 衍 射 峰， 。
33、表 明 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /SiO 2 呈典型的无定型态。由此表明， H 3 PW 6 Mo 6 O 40 高度分散在 SiO 2 载体上。而磷 钨 钼 酸 负 载 于 ZrO 2 -SiO 2 后， 负 载 后 的 催 化 剂 在 10.3处 的 峰 有 明 显 的 减 弱， 而 在 12.5， 24.1， 25.0， 28.2和 40.0处出现特征衍射峰， 这是因为载体中 ZrO 2 组分与磷钨钼酸 的相互作用引起的， 在 28.2和 50.2同样出现了 ZrO 2 组分的衍射峰， 这说明负载后的催 化 剂 中 的 磷 钨 酸 并 不 是 完 全 产 生 了 化 学 作。
34、 用， 其 中 有 部 分 磷 钨 酸 依 靠 物 理 作 用 均 匀 的 分 散 在载体表面。 0055 2.2H 2 O 2 处理 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光催化降解甲基橙的影响因素 0056 2.2.1 反应时间对光催化反应的影响 0057 取 pH 2.0， 浓 度 为 10mg/L 的 甲 基 橙 溶 液， 在 催 化 剂 用 量 为 溶 液 质 量 的 0.5 的 条 件 下 进 行 光 催 化 反 应。 由 图 4 可 知， 当 光 降 解 反 应 时 间 在 2.5h 时， 降 解 率 达 到 91.1。 继 续 进 行 光 降 解 反。
35、 应， 降 解 率 只 增 加 了 1。 故 本 实 验 确 定 光 降 解 反 应 的 适 宜 反 应 时 间 为 2.5h。 0058 2.2.2 光照和催化剂对反应的影响 0059 取 pH 2.0， 浓度为 10mg/L的甲基橙溶液， 分别考察光照和催化剂对反应的影响。 由图 5 可知， 只有在光照和催化剂同时存在的情况下甲基橙的降解率才能达到最高。 0060 2.2.3 溶液初始浓度对光催化反应的影响 0061 光 降 解 反 应 固 定 甲 基 橙 溶 液 pH 2.5， 催 化 剂 用 量 为 反 应 液 溶 液 质 量 的 0.5 的 说 明 书CN 104229927 A 5。
36、/6 页 7 条件下， 考察了溶液初始浓度对光催化反应的影响， 其结果示于图 6。 由图 6可知， 溶液初始 浓度越低降解的速度越快， 在反应时间为 2.5h时降解率基本都达到 90以上。 本实验确定 甲基橙溶液初始浓度为 10mg/L。 0062 2.2.4 溶液 pH 对光催化反应的影响 0063 光降解反应固定甲基橙溶液初始浓度为 10mg/L， 催化剂用量为反应液溶液质量的 0.5的条件下， 考察了溶液 pH对光催化反应的影响， 其结果示于图 7。 由图 7分析可知， pH 越小降解速度越快， 当 pH达到 2.5时降解率最高， 虽然 pH 2.0时降解速度在开始时比较 快， 但 是 。
37、当 反 应 2.5h 时 降 解 率 并 没 有 提 高。 溶 液 的 pH 对 多 金 属 氧 酸 盐 的 稳 定 性 有 很 大 影 响。 pH 太大时会造成 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 分解， 在碱性环境下催化剂的光降解效率比较低。 pH 太小 可能会与染料作用使其不易降解。本实验确定的适宜 pH 为 2.5。 0064 2.2.5 催化剂用量对光催化反应的影响 0065 光 降 解 反 应 固 定 甲 基 橙 溶 液 初 始 浓 度 为 10mg/L， 溶 液 pH 为 2.5， 考 察 了 催 化 剂 用 量 对 光 催 化 反 应 的 影 响， 其 结 果 示 于 图 8。
38、。 由 图 8 可 知， 虽 然 催 化 剂 用 量 占 溶 液 总 质 量 的 0.75时反应最快， 但是催化剂用量占溶液总质量的 0.5时降解率最高。 故本实验确定的 适宜催化剂用量占溶液总质量的 0.5。 0066 2.2.6H 3 PW 6 Mo 6 O 40 、 ZrO 2 -SiO 2 与 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 的光催化降解效果对比 0067 取 pH 2.5， 浓度为 10mg/L的甲基橙溶液， 在催化剂用量为溶液质量的 0.5， 光 反应时间在 2.5h 的条件下分别对 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 、 ZrO 2 -SiO 。
39、2 与 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 进行光催 化 降 解 反 应。 由 图 9 可 知， 负 载 后 催 化 剂 的 光 催 化 活 性 有 显 著 提 高。 这 说 明 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 与 ZrO 2 -SiO 2 之间具有协同催 化作用。 0068 2.2.7H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)、 H 2 O 2 、 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)/H 2 O 2 与 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 / ZrO 2 -SiO 2 的光催化降解效果对。
40、比 0069 取 pH 2.5， 浓度为 10mg/L的甲基橙溶液， 在催化剂用量为溶液质量的 0.5， 光 反应时间在 2.5h的条件下分别对 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)、 H 2 O 2 、 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 (x)/ H 2 O 2 与 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 进 行 光 催 化 降 解 反 应 ( 实 验 中 所 加 H 2 O 2 为 30 的 H 2 O 2 稀 释 1000 倍， 然 后 取 1mL 加 入 到 甲 基 橙 反 应 液 中 )。 。
41、由 图 10 可 知， 敏 化 后 催 化 剂 的 光 催 化 活 性 有 显 著 提 高， 而 加 入 微 量 的 H 2 O 2 对 光 催 化 的 作 用 很 小， 说 明 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 是 一 种 优 良的光催化剂。 0070 2.3 催化剂的 重复使用 0071 在 pH 2.5， 甲基橙溶液浓度为 10mg/L， 在催化剂用量为溶液质量的 0.5的条件 下对催化剂的稳定性进行探究。 将实验用的催化剂过滤洗涤干燥后， 重新进行光催化反应， 其结果示于图 11。 由图 11可知， 连续使用 5次该催化剂的光催化活性并没有太大变化。 这。
42、 也说明杂多酸与载体之间存在较强的化学作用， 其结构具有比较高的稳定性。 0072 2.4 光催化反应的动力学研究 0073 在 150mL10mg/L 甲 基 橙 溶 液 中 加 入 溶 液 质 量 的 0.5 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 催 化 剂， 调节 pH 值至 2.5， 进行光降解反应的动力学研究， 结果示于图 12。 0074 由图 12可以看出 Ln(C 0 /C)对时间 t具有良好的线性关系， 从而说明光催化降解甲 基橙反应为一级动力学反应。由 LangmuirHinshelwood 一级反应公式可知， Ln(C 0 /C) K t 。 。
43、其线性方程为 y 0.0164x-0.48607， R 0.9895。 求得该条件下的光降解反应的反应 说 明 书CN 104229927 A 6/6 页 8 速率常数为 K 0.0164h -1 。 0075 3 结论 0076 通 过 浸 渍 法 制 备 了 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光 催 化 剂， 通 过 将 其 应 用 于 光 催 化 降 解 甲 基 橙 溶 液 的 反 应， 发 现 制 备 得 到 的 光 催 化 剂 H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 对 甲 基 橙 溶 液 具 有 良 好 的 光 催 化 降 。
44、解 效 果。 在 甲 基 橙 初 始 浓 度 为 10mg/L， 溶 液 pH 为 2.5， 催 化 剂 的 用 量 为 反 应 液 质 量 的 0.5 的 优 化 条 件 下， 光 降 解 2.5h， 甲 基 橙 的 降 解 率 达 到 91.1。H 3 PW 6 Mo 6 O 40 / ZrO 2 -SiO 2 光 催 化 剂 光 催 化 降 解 甲 基 橙 溶 液 为 一 级 动 力 学 反 应。H 3 PW 6 Mo 6 O 40 /ZrO 2 -SiO 2 光 催 化剂连续使用五次， 其催化活性没有明显降低。 0077 以 上 所 述， 仅 为 本 发 明 的 具 体 实 施 方 式。
45、， 但 本 发 明 的 保 护 范 围 并 不 局 限 于 此， 任 何 不经过创造性劳动想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的 保护范围 应该以权利要求书所限定的保护范围为准。 说 明 书CN 104229927 A 1/6 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图CN 104229927 A 2/6 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图CN 104229927 A 10 3/6 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图CN 104229927 A 11 4/6 页 12 图 7 图 8 说 明 书 附 图CN 104229927 A 12 5/6 页 13 图 9 图 10 说 明 书 附 图CN 104229927 A 13 6/6 页 14 图 11 图 12 说 明 书 附 图CN 104229927 A 14 。