·76 工程科学学报，第37卷，第1期 解罗丹明B溶液在0~l5min的吸光度有一个明显下 光度在l5~60min内各个阶段都低于产物I和Ⅱ，说 降，说明产物因其比表面积大使得光催化效率更高 明产物Ⅲ的光催化效果在各个阶段要略微好于产物I 当光催化降解60min后，罗丹明B溶液的吸光度从 和Ⅱ，这可能是因为其比表面积较大的缘故.表面面 1.13、1.12和1.09分别降至0.21、0.20和0.16，其相 积越大，单个纳米粒子与罗丹明B溶液接触更加充 应降解率分别达到81.4%、82.1%和85.3%（如 分，光催化降解反应更加快速，最终导致降解速率上的 图12()所示)，表明三者在可见光下均有较高的催化 差别.产物I和Ⅱ的比表面积相当，导致两者最终的 活性.研究还发现，产物Ⅲ光降解罗丹明B溶解的吸 光催化效果差距较小 14 1.4 原始溶液 1.2- 原始溶液 暗态吸附30min 12 暗态吸附30in 1.0 1.0 光催化15min 0.8 08H 光催化15mim 光催化30min 0.6 0.6 光催化30min 0.4F光催化45min 0.4 光催化45min 03 光催化60min 光催化60min 400 500 600 700 400 500 600 700 波长m 被长m 1.4 100 d 12 原始溶液 暗态吸附30min 80 1.0 08 60 0.6 光催化15min 40 光催化30mim 0.4 光催化45mim 0.2 光催化 60 min 400 500 600 700 10 20 30405060 波长am 时间min 图12产物I(a)、Ⅱ(b)和Ⅲ()光催化罗丹明B溶液的吸光度随时间变化曲线以及罗丹明B溶液在不同时间内的降解率(d) Fig.12 Absorption of Rhodamine B solution degraded by Products I (a),II (b)and ll (c)and degradation rate of Rhodamine B solution at different time (d) 2.4.2FeCl,溶液中乙二醇的加入对纳米Fe,03光催 的结构缺陷也会影响其光催化性能圆 化性能的影响 3结论 图13是产物V、V和M光催化降解罗丹明B溶液 的吸光度随时间变化曲线及在不同时间内的降解率曲 本文以铁鳞为原料，采用水热法成功制备出不同 线.从图13(a)~(c)可知，当所得产物在暗态吸附 形貌纳米F,O,光催化剂.铁鳞在盐酸中的浸出规律 30min后，原始溶液的吸光度从1.26别降至1.20、 表明，8g铁鳞与150mL的3molL-盐酸溶液100℃回 1.16和1.10，可知以纯物质制备的产物Ⅵ吸附量更 流反应2h,铁鳞的浸出率达到93%左右且浸出液纯度 大.当光催化降解60min后，罗丹明B溶液的吸光度 较高.浸出液中杂质离子改变了纳米Fe,O3的微观形 从1.20、1.16和1.10分别降至0.16、0.15和0.15，相 貌（由原来的棒状变成块状）和晶体的择优生长方向. 应的产物V、V和M的降解率分别达到86.7%、 加入诱导剂后，杂质离子的诱导作用减弱，乙二醇起主 87.0%和86.3%（如图13(d)所示）.上述实验结果表 要诱导作用.以铁鳞为原料制备出的产物光催化降解 明，三者在可见光下均具有良好的催化性能，且产物V 罗丹明B溶液60min后，其降解率可以达到87%，表 和V的催化效率更高.究其原因可能是产物V和V的 明以铁鳞为原料制备的纳米Fe,O,光催化性能良好， 比表面积(34.8和34.0m2·g)大于产物M的比表面 并且原料成本低廉，预计将在环境治污方面具有潜在 积(33.4m2·g),并且杂质金属离子导致纳米Fe0 的应用价值.工程科学学报，第 37 卷，第 1 期 解罗丹明 B 溶液在 0 ～ 15 min 的吸光度有一个明显下 降，说明产物因其比表面积大使得光催化效率更高． 当光催化降解 60 min 后，罗丹明 B 溶液的吸光度从 1. 13、1. 12 和 1. 09 分别降至 0. 21、0. 20 和 0. 16，其相 应降 解 率 分 别 达 到 81. 4% 、82. 1% 和 85. 3% ( 如 图 12( d) 所示) ，表明三者在可见光下均有较高的催化 活性． 研究还发现，产物Ⅲ光降解罗丹明 B 溶解的吸 光度在 15 ～ 60 min 内各个阶段都低于产物Ⅰ和Ⅱ，说 明产物Ⅲ的光催化效果在各个阶段要略微好于产物Ⅰ 和Ⅱ，这可能是因为其比表面积较大的缘故． 表面面 积越大，单个纳米粒子与罗丹明 B 溶液接触更加充 分，光催化降解反应更加快速，最终导致降解速率上的 差别． 产物Ⅰ和Ⅱ的比表面积相当，导致两者最终的 光催化效果差距较小． 图 12 产物Ⅰ( a) 、Ⅱ( b) 和Ⅲ( c) 光催化罗丹明 B 溶液的吸光度随时间变化曲线以及罗丹明 B 溶液在不同时间内的降解率( d) Fig． 12 Absorption of Ｒhodamine B solution degraded by Products Ⅰ ( a) ，Ⅱ ( b) and Ⅲ ( c) and degradation rate of Ｒhodamine B solution at different time ( d) 2. 4. 2 FeCl3 溶液中乙二醇的加入对纳米 Fe2O3 光催 化性能的影响 图 13 是产物Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ光催化降解罗丹明 B 溶液 的吸光度随时间变化曲线及在不同时间内的降解率曲 线． 从图 13( a) ～ ( c) 可知，当所得产物在暗态吸附 30 min后，原 始 溶 液 的 吸 光 度 从 1. 26 别 降 至 1. 20、 1. 16 和 1. 10，可知以纯物质制备的产物Ⅵ吸附量更 大． 当光催化降解 60 min 后，罗丹明 B 溶液的吸光度 从 1. 20、1. 16 和 1. 10 分别降至 0. 16、0. 15 和 0. 15，相 应的 产 物 Ⅳ、Ⅴ 和 Ⅵ 的 降 解 率 分 别 达 到 86. 7% 、 87. 0% 和 86. 3% ( 如图 13( d) 所示) ． 上述实验结果表 明，三者在可见光下均具有良好的催化性能，且产物Ⅳ 和Ⅴ的催化效率更高． 究其原因可能是产物Ⅳ和Ⅴ的 比表面积( 34. 8 和 34. 0 m2 ·g － 1 ) 大于产物Ⅵ的比表面 积( 33. 4 m2 ·g － 1 ) ，并且杂质金属离子导致纳米 Fe2O3 的结构缺陷也会影响其光催化性能［13］． 3 结论 本文以铁鳞为原料，采用水热法成功制备出不同 形貌纳米 Fe2O3 光催化剂． 铁鳞在盐酸中的浸出规律 表明，8 g 铁鳞与150 mL 的3 mol·L － 1盐酸溶液100 ℃回 流反应 2 h，铁鳞的浸出率达到 93% 左右且浸出液纯度 较高． 浸出液中杂质离子改变了纳米 Fe2O3 的微观形 貌( 由原来的棒状变成块状) 和晶体的择优生长方向． 加入诱导剂后，杂质离子的诱导作用减弱，乙二醇起主 要诱导作用． 以铁鳞为原料制备出的产物光催化降解 罗丹明 B 溶液 60 min 后，其降解率可以达到 87% ，表 明以铁鳞为原料制备的纳米 Fe2O3 光催化性能良好， 并且原料成本低廉，预计将在环境治污方面具有潜在 的应用价值． · 67 ·