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D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.08.029 第32卷第8期 北京科技大学学报 Vol 32 No 8 2010年8月 Journal of Un iversity of Science and Technolgy Beijing Aug 2010 响应曲面法优化超细氧化亚铜光催化降解对硝基苯酚 左 君)严丽君2)杨秀琴)程跃) 1)上海大学环境与化学工程学院，上海2004442)上海大学循环经济研究院，上海200072 摘要制备出P型半导体超细氧化亚铜，并将其应用于光催化降解对硝基苯酚，通过单因素实验确定主要影响因素和水平 后，利用响应曲面法(RSM)对超细氧化亚铜的光催化降解的主要影响因素进行优化·通过分析实验结果，建立了超细氧化亚 铜光催化降解对硝基苯酚的二次多项数学模型，预测处理最佳实验条件为：对硝基苯酚溶液的质量浓度为0mgL,H20滴 加量为0.28mLH3.64氧化亚铜投加量为0.11g在最佳条件下进行验证实验，发现真实脱色率与预测脱色率具有良好一 致性，相对误差仅为3.02%. 关键词氧化亚钥：超细粉末；对硝基苯酚；光催化降解：响应曲面法 分类号T0032 Photocata lytic degradation optim ization of p-nitrophenol liqu id by using ultra- fine cuprous ox ide w ith response surface m ethodology ZUO Jun,YAN Li-jin2),YANG X iu qin,CHENG Yue) 1)School of Envirommental and Chen ical Engneering Shanghai University Shanghai 200444 China 2)Acadeny of Recyeling Econoy Shanghai University Shanghai 200072 China ABSTRACT P-type sem iconductor ultrafne cuprous oxide was prepared and used for the photocatalytic degradation of pitrophenol liquid The main influence factors and levels were ascertaned by single factor experin ents and response surface methodology(RSM) was used in opti izing the main inflence factors of photocatalytic degradation Through analyzing the results of response surface meth- odology experinents a quadratic polynom ialmodel of photocatalytic degradation for pitrophenol by using ultrafme cuprous oxide was obtained The optimum conditions are the follow ing the mass concentration of pnitrophenol solution is 30mgL.the volme of H2O2 is 0.28mL the pH vahe is 3.64.and the anount ofCueO is0.11g Experiments were carried out under the predicted optinum conditions the relative ermor between actual and predicted values is 3.02,and the actual decolorization efficiency is in good agree- ment w ith the predicted decolrization efficiency KEY WORDS cuprous oxide ultrafine powdeg pmitropheno photocatalytic degradation:response surface methodobgy 氧化亚铜属于P型半导体，禁带宽仅约为 在1m左右的超细氧化亚铜相对于纳米氧化亚铜 2.2ev1-),吸收波长为563m(可见光波段为 来说，制备方法简单，且样品保存条件更简易，保存 390~780m)的光子即可被激发，与需要紫外线激 时间更长，超细氧化亚铜与纳米氧化亚铜相比，由 发的典型光催化剂TD2相比，氧化亚铜在太阳光的 于粒径较大、光催化效果相对较差，为了增强光催化 照射下即可引发光催化反应4-)，是一种极具潜力 效能，添加一些辅助电子受体，有助于生成·OH,提 的光催化剂，目前，纳米氧化亚铜的制备及其应用 高光催化能力，因此，研究超细氧化亚铜的制备和 于光催化处理已逐渐成为研究热点，但本课题 光催化效果，对氧化亚铜在光催化处理废水的实际 组在研究中发现，制备的纳米氧化亚铜（黄色，粒径 应用方面具有十分重要的意义， 为50~200m)在存储过程中极容易被氧化；粒径 本研究使用对硝基苯酚作为模拟废水进行光催 收稿日期：2009-10-23 基金项目：上海市重点学科“环境工程资助项目(NoS30109):上海市重点学科纳米材料化学"开放课题资助项目(N。B13010107010) 作者简介：左君(198)，女，硕士研究生；严丽君(1970-)女，副教授，博士，Email ljyar@hedm第 32卷 第 8期 2010年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．8 Ａｕｇ．2010 响应曲面法优化超细氧化亚铜光催化降解对硝基苯酚 左 君 1） 严丽君 12） 杨秀琴 1） 程 跃 1） 1） 上海大学环境与化学工程学院上海 200444 2） 上海大学循环经济研究院上海 200072 摘 要 制备出 Ｐ--型半导体超细氧化亚铜并将其应用于光催化降解对硝基苯酚通过单因素实验确定主要影响因素和水平 后利用响应曲面法 （ＲＳＭ）对超细氧化亚铜的光催化降解的主要影响因素进行优化．通过分析实验结果建立了超细氧化亚 铜光催化降解对硝基苯酚的二次多项数学模型预测处理最佳实验条件为：对硝基苯酚溶液的质量浓度为 30ｍｇ·Ｌ －1Ｈ2Ｏ2滴 加量为 0∙28ｍＬｐＨ3∙64氧化亚铜投加量为 0∙11ｇ．在最佳条件下进行验证实验发现真实脱色率与预测脱色率具有良好一 致性相对误差仅为 3∙02％． 关键词 氧化亚铜；超细粉末；对硝基苯酚；光催化降解；响应曲面法 分类号 ＴＱ032 Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｐ-ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｌｉｑｕｉｄｂｙｕｓｉｎｇｕｌｔｒａ- ｆｉｎｅｃｕｐｒｏｕｓｏｘｉｄｅｗｉｔｈｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ＺＵＯＪｕｎ 1）ＹＡＮＬｉ-ｊｕｎ 12）ＹＡＮＧＸｉｕ-ｑｉｎ 1）ＣＨＥＮＧＹｕｅ 1） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｈａｎｇｈａｉ200444Ｃｈｉｎａ 2） ＡｃａｄｅｍｙｏｆＲｅｃｙｃｌｉｎｇＥｃｏｎｏｍｙＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｈａｎｇｈａｉ200072Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｐ-ｔｙｐｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｕｌｔｒａｆｉｎｅｃｕｐｒｏｕｓｏｘｉｄｅｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄａｎｄｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｐ-ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ ｌｉｑｕｉｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｌｓｗｅｒｅａｓｃｅｒｔａｉｎｅｄｂｙｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ（ＲＳＭ） ｗａｓｕｓｅｄｉｎｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｍａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈ- ｏｄｏｌｏｇｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｑｕａｄｒａｔｉｃｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｆｏｒｐ-ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｂｙｕｓｉｎｇｕｌｔｒａｆｉｎｅｃｕｐｒｏｕｓｏｘｉｄｅｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｔｈｅｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐ-ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓ30ｍｇ·Ｌ －1ｔｈｅｖｏｌｕｍｅｏｆ Ｈ2Ｏ2 ｉｓ0∙28ｍＬｔｈｅｐＨｖａｌｕｅｉｓ3∙64ａｎｄｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＣｕ2Ｏｉｓ0∙11ｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎａｃｔｕａｌａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｅｄｖａｌｕｅｓｉｓ3∙02％ａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅ- ｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｃｕｐｒｏｕｓｏｘｉｄｅ；ｕｌｔｒａｆｉｎｅｐｏｗｄｅｒ；ｐ-ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ 收稿日期：2009--10--23 基金项目：上海市重点学科 “环境工程 ”资助项目 （Ｎｏ．Ｓ30109）；上海市重点学科 “纳米材料化学 ”开放课题资助项目 （Ｎｏ．Ｂ13010107010） 作者简介：左 君 （1984－ ）女硕士研究生；严丽君 （1970－ ）女副教授博士Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｊｙａｎ＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 氧化亚铜属于 Ｐ型半导体禁带宽仅约为 2∙2ｅＶ ［1--3］吸收波长为 563ｎｍ（可 见 光 波 段 为 390～780ｎｍ）的光子即可被激发与需要紫外线激 发的典型光催化剂 ＴｉＯ2相比氧化亚铜在太阳光的 照射下即可引发光催化反应 ［4--6］是一种极具潜力 的光催化剂．目前纳米氧化亚铜的制备及其应用 于光催化处理 ［7--9］已逐渐成为研究热点但本课题 组在研究中发现制备的纳米氧化亚铜 （黄色粒径 为 50～200ｎｍ）在存储过程中极容易被氧化；粒径 在 1μｍ左右的超细氧化亚铜相对于纳米氧化亚铜 来说制备方法简单且样品保存条件更简易保存 时间更长．超细氧化亚铜与纳米氧化亚铜相比由 于粒径较大、光催化效果相对较差为了增强光催化 效能添加一些辅助电子受体有助于生成·ＯＨ提 高光催化能力．因此研究超细氧化亚铜的制备和 光催化效果对氧化亚铜在光催化处理废水的实际 应用方面具有十分重要的意义． 本研究使用对硝基苯酚作为模拟废水进行光催 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．08．029