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.628 北京科技大学学报 2006年第7期 快，酸性黑染料降解率也随之加快，pH=7,0时 pH升高而增大，这时TiO2表面将部分吸附酚氧 酸性黑染料降解率达到最大值；当pH>7.0时较 负离子取代OH厂，导致OH生成量下降，酸性 高的pH值有利于酚的离解，即酚氧负离子随着 黑染料降解率也随之降低 表4试液的pH对酸性黑染料光降解率的影响 Table 4 Effect of pH value on the photodegradation rate of acid black dyes PH 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 酸性黑染料的光降解率/% 78.8 86.6 90.2 93.2 96.4 98.2 92.6 86.2 2.4。光照时间对酸性黑染料光降解率的影响 应必须在光催化剂存在下进行光照才能发生3]. 选择600℃煅烧的Ti02为光催化剂，催化 剂量为2.00g,试液质量浓度50mgL(体积 3结论 500mL),pH=7.0,空气流量为10.0Lmin1, (1)采用溶胶一凝胶法制备纳米粉末Ti02, 改变光照时间，分别测定不同光照时间下酸性黑 所制备纳米Ti02粒径较小，比表面积较大，光催 染料的光降解率如图3所示 化性能稳定，光催化活性高 2.000 (2)通过实验发现煅烧温度使Ti02光催化 性能得到显著改善，煅烧温度为600℃时，Ti02 光催化活性最高 赵1.00 (3)影响酸性黑染料光催化降解率的优化条 件为：以600℃煅烧活化3h制得Ti02为光催化 剂，其用量为2.00g,通入空气的流量为10.0 400 600 850 波长am Lmin,试液的起始质量浓度为50mgL,pH =7.0,光照140min,在优化实验条件下，酸性 光照时间：a为0min;b为40mim;c为60min;d为80min;e 黑染料的光催化降解率达到100%. 为100min:f为120min;g为140min- (4)该法具有结构简单、操作条件容易控制、 图3光照时间对酸性黑染料光催化降解率影响 催化剂稳定性高、光催化活性高、无二次污染等优 Fig.3 Effect of illumination time on the photodegradation rate of acid black d小yes 点，具有一定的工业化应用前景， 由图3可知，随着光照时间的延长，酸性黑 参考文献 染料吸光度快速下降，而酸性黑染料光催化降解 [1]Erik P.Chang Y W.Danielle L,et al.Immobilisation of 率逐渐升高，当光照140min时，酸性黑染料光 TiO2 power for the treatment of polluted water.J Nanopart 催化降解率达到100%. Res,2003,5,281 通过实验还发现：(1)所制备纳米微粒Ti02 [2]崔玉民，范少华.复合纳米微粒Rh3+/Ti02/SnO2的合成、 表征及光催化降解(2吡啶偶氨)间苯二酚研究·感光科 的光催化稳定性很高，经过回收连续套用8次， 学与光化学，2003,21(3)：161 其光催化活性并未降低，(2)附加供氧（通入空 [3]Dhananjeyan M R.Kandavelu V,Renganathan R.A study on 气)条件下酸性黑染料光降解率大于无附加供氧 photocatalytic reaction of TiO2 with certain pyrimidine bases: (关闭阀门2)时酸性黑染料光降解率.(3)同样 effects of dopants(Fe)and calcinnation.J Molec Catal A. 条件下（附加供氧）暗反应及空白实验的酸性黑染 2000,151(3):217 [4]崔玉民·光催化技术在降解有机染料污染物方面的应用 料光降解率都很低，证明光催化降解反应占绝对 感光科学与光化学，2004,22(6)：434 优势，之所以发生暗反应及空白反应，是因为O2 [5]Fu XZ.Clark L A.Yang Q.et al.Enhanced photocatalytic 把酸性黑染料部分氧化的结果，且暗反应与空白 performance of titania-based binary metal oxides:TiO2/SiO2 实验二者数据基本相吻合，这说明暗反应与空白 and TiOz/ZrOz.Environ Sci Technol.1996.30:647 实验的氧化反应都是由于附加空气中的02起作 [6们]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构北京：科学出版 社，2001：148 用而进行的，由此可见，单纯的催化剂（只加催化 [7]周歧发，溶胶一凝胶法制备纳米T02的胶凝过程机理研 剂，不光照)或单纯的光照（只光照，不加催化剂） 究.功能材料，1999.(4)：193 都不能进行光催化氧化降解反应，因此光催化反 [8]Tanaka K.Capule M F V.Hisanaga T.Effect of crystallinity快酸性黑染料降解率也随之加快pH＝7∙0时 酸性黑染料降解率达到最大值；当 pH＞7∙0时较 高的 pH 值有利于酚的离解即酚氧负离子随着 pH 升高而增大这时 TiO2 表面将部分吸附酚氧 负离子取代 OH －导致·OH 生成量下降酸性 黑染料降解率也随之降低． 表4 试液的 pH 对酸性黑染料光降解率的影响 Table4 Effect of pH value on the photodegradation rate of acid black dyes pH 2∙0 3∙0 4∙0 5∙0 6∙0 7∙0 8∙0 9∙0 酸性黑染料的光降解率／％ 78∙8 86∙6 90∙2 93∙2 96∙4 98∙2 92∙6 86∙2 2∙4 光照时间对酸性黑染料光降解率的影响 选择600℃煅烧的 TiO2 为光催化剂催化 剂量为2∙00g试液质量浓度50mg·L －1（体积 500mL）pH＝7∙0空气流量为10∙0L·min －1 改变光照时间分别测定不同光照时间下酸性黑 染料的光降解率如图3所示． 光照时间：a 为0min；b 为40min；c 为60min；d 为80min；e 为100min；f 为120min；g 为140min． 图3 光照时间对酸性黑染料光催化降解率影响 Fig．3 Effect of illumination time on the photodegradation rate of acid black dyes 由图3可知随着光照时间的延长酸性黑 染料吸光度快速下降而酸性黑染料光催化降解 率逐渐升高当光照140min 时酸性黑染料光 催化降解率达到100％． 通过实验还发现：（1） 所制备纳米微粒 TiO2 的光催化稳定性很高经过回收连续套用8次 其光催化活性并未降低．（2） 附加供氧（通入空 气）条件下酸性黑染料光降解率大于无附加供氧 （关闭阀门2）时酸性黑染料光降解率．（3） 同样 条件下（附加供氧）暗反应及空白实验的酸性黑染 料光降解率都很低证明光催化降解反应占绝对 优势．之所以发生暗反应及空白反应是因为 O2 把酸性黑染料部分氧化的结果且暗反应与空白 实验二者数据基本相吻合这说明暗反应与空白 实验的氧化反应都是由于附加空气中的 O2 起作 用而进行的．由此可见单纯的催化剂（只加催化 剂不光照）或单纯的光照（只光照不加催化剂） 都不能进行光催化氧化降解反应．因此光催化反 应必须在光催化剂存在下进行光照才能发生［13］． 3 结论 （1） 采用溶胶－凝胶法制备纳米粉末 TiO2 所制备纳米 TiO2 粒径较小比表面积较大光催 化性能稳定光催化活性高． （2） 通过实验发现煅烧温度使 TiO2 光催化 性能得到显著改善煅烧温度为600℃时TiO2 光催化活性最高． （3） 影响酸性黑染料光催化降解率的优化条 件为：以600℃煅烧活化3h 制得 TiO2 为光催化 剂其用量为2∙00g通入空气的流量为10∙0 L·min －1试液的起始质量浓度为50mg·L －1pH ＝7∙0光照140min．在优化实验条件下酸性 黑染料的光催化降解率达到100％． （4） 该法具有结构简单、操作条件容易控制、 催化剂稳定性高、光催化活性高、无二次污染等优 点具有一定的工业化应用前景． 参 考 文 献 ［1］ Erik PChang Y WDanielle Let al．Immobilisation of TiO2power for the treatment of polluted water．J Nanopart Res20035：281 ［2］ 崔玉民范少华．复合纳米微粒 Rh 3＋／TiO2／SnO2 的合成、 表征及光催化降解4－（2－吡啶偶氮）间苯二酚研究．感光科 学与光化学200321（3）：161 ［3］ Dhananjeyan M RKandavelu VRenganathan R．A study on photocatalytic reaction of TiO2 with certain pyrimidine bases： effects of dopants （Fe 3＋） and calcinnation．J Molec Catal A 2000151（3）：217 ［4］ 崔玉民．光催化技术在降解有机染料污染物方面的应用． 感光科学与光化学200422（6）：434 ［5］ Fu X ZClark L AYang Qet al．Enhanced photocatalytic performance of titania-based binary metal oxides：TiO2／SiO2 and TiO2／ZrO2．Environ Sci Technol199630：647 ［6］ 张立德牟季美．纳米材料和纳米结构．北京：科学出版 社2001：148 ［7］ 周歧发．溶胶－凝胶法制备纳米 TiO2 的胶凝过程机理研 究．功能材料1999（4）：193 ［8］ Tanaka KCapule M F VHisanaga T．Effect of crystallinity ·628· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第7期