光催化降解罗丹明b的原理

V o l.21高等学校化学学报N o.6　2000年6月 CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ER S IT IES 958～960　[研究简报]掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子光催化剂罗丹明B的光催化降解王艳芹　张　莉3　程虎民　马季铭(北京大学化学与分子工程学院,北京100871)关键词　T i O2复合纳米粒子;光催化降解;罗丹明B中图分类号　O641 文献标识码　A 文章编号　025120790(2000)0620958203在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中,催化剂的导带电子(或被俘获到半导体表面的电子)还原电解质溶液中的O2分子(受主)是反应的决速步骤,O2分子接受电子后形成的超氧自由基O-2或羟基自由基HO·具有很强的氧化能力,能将污染物氧化降解[1～3].光生电子和空穴除电荷分离外,还可发生复合.因此,抑制光生电子2空穴对的复合,提高光生电荷的分离效率,延长电荷的寿命是提高电荷在半导体 电解质界面的传输效率,进而提高光催化效率的基本要素.赵进才等[4～7]曾详细研究了在紫外光或可见光照射下罗丹明B(RB)在T i O2悬浮液中光催化降解的机理.我们[8,9]也曾研究了若干过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子的光电化学性质,结果表明,Fe3+,C r3+,N i2+,Co2+离子的掺杂使得T i O2纳米晶电极呈现出p2n型光响应共存的现象,且光电流值小于纯T i O2纳米晶电极的光电流值,而Zn2+,Cd2+离子的掺杂则使T i O2纳米晶电极的n型光响应大大增强[8,9].本文研究了掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子对光催化降解罗丹明B的影响.1　实验部分1.1　过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子的制备　采用水热法制备T i O2纳米粒子[10].配制一定浓度的T i C l4原料液,用10m o l L KOH调节介质的pH=118(反应液总体积50mL,总浓度015m o l L).将50mL反应液转移至小型压力釜中(带电磁搅拌),于170～180℃反应2h,冷至室温放置24h,过滤,用醋酸2醋酸铵缓冲溶液洗涤(防止胶溶),再用乙醇洗涤.同法制备掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子,在T i C l4原料液中加入一定浓度的过渡金属离子,使过渡金属离子的初始比例达到015%(Cd2+,N i2+,Co2+离子不能完全沉淀,故三者的起始加入量为5%,若未特殊指明,均指起始加入量).所用试剂均为分析纯.1.2　光催化降解实验　将水热法制得的过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子于480℃热处理30 m in后用于光催化降解实验.以经改制的500mL圆底烧瓶为储料瓶(带加热及电磁搅拌),带夹套的硬质玻璃管为反应器.将0124g T i O2粉末或金属离子掺杂的T i O2粉末分散在300mL二次去离子水中[c(T i O2)=011m o l L],加入3100mL110×10-3m o l L的罗丹明B水溶液,超声分散后用HC l或KOH调节pH值.将溶液转移至储料瓶中,通O2,并在避光条件下继续搅拌015h,使染料在T i O2微粒表面的吸附和脱附达到平衡.用高压汞灯(Κm ax=365nm)照射,并间隔1h取样10mL,离心分离(10000r m in)除去T i O2微粒,以紫外2可见分光光度计测得的罗丹明B在光照过程中吸收光谱的变化算得相应浓度的变化情况,以饱和B a(OH)2吸收反应中放出的CO2.收稿日期:1999206207.基金项目:国家自然科学基金(批准号:29673003)和国家教育部博士点专项基金资助.联系人简介:程虎民(1938年出生),男,教授,主要从事纳米材料研究.E2m ail:m aj m@chemm 3宿州师范专科学校访问学者.2　结果和讨论2.1　介质pH 值对纯T i O 2纳米粒子光催化降解罗丹明B 的影响　在不同pH (310～1010)的反应介质中,T i O 2光催化降解反应的一级速率常数k 及起始反应速率r ini 值(以光催化反应进行3h 计算)均不相同,因而反应进行到4～5h 时,残留罗丹明B 的质量分数也不相同,其中以pH =610时光催化反应的k 与r ini 值最大(分别为01465h -1与2125×10-6m o l ·L -1·h -1),因此选择反应介质的pH =6.0.由于介质pH 值的变化影响到T i O 2表面羟基数目及其所吸附染料罗丹明B 的数量,从而影响到光催化的能力.介质的pH 值较低,则T i O 2的表面羟基数增加,但此时的T i O 2微粒带正电,因而对阳离子染料罗丹明B 的吸附量减少;而当介质的pH 值较高时,T i O 2的表面羟基数量减少,吸附的染料量增加.由于表面羟基和吸附的染料均可促进光催化反应,因而罗丹明B 的光催化降解过程存在最佳pH 值(pH =610).图1(A )给出了pH =610时光催化降解反应中残留罗丹明B 浓度的对数与光照时间的关系,其直线关系表明,在本实验条件下该催化降解过程为一级反应.图1(B )给出了光催化降解过程中罗丹明B 的吸收光谱随光照时间的变化情况,由图1(B )可见,在整个吸收光谱范围内,罗丹明B 的吸光度随光照时间的增加逐渐降低,并观察到B aCO 3沉淀的生成,说明罗丹明B 发生了降解.F ig .1　The curve of logar ith m of re ma i ned RB (A )and absorption of RB i n the suspen sion of Ti O 2nano -particles (B )vs irradi ation ti m e under UV lightpH =6.0.(A )c (RB )=1×10-6mo l L ,c (T i O 2)=011mo l L ;(B )c (RB )=110×10-5mo l L ,c (T i O 2)=1.0×10-3mo l L ,O 2atmo sphere ,0h m eans the spectra of RB after adso rp ti on 2deso rp ti on equilibrium in dark .2.2　过渡金属离子掺杂的T i O 2复合纳米粒子对光催化降解RB 的影响　表1列出过渡金属离子掺杂的T i O 2复合纳米粒子(pH =610,通O 2气)光催化降解罗丹明B 的反应参数.由表1可见,Fe 3+,C r 3+,N i 2+,Co 2+的掺杂均使T i O 2光催化降解罗丹明B 的能力降低,而Zn 2+,Cd 2+的掺杂则使其光催化降解罗丹明B 的能力提高,其中Zn 2+的掺杂使k 及r ini 值分别提高了2818%和2118%,这与光电化学结果[8]相对应,即光电化学测量中呈现p 2n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力降低;而呈现n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力提高.光响应越大,其光催化降解罗丹明B 的能力越强.　Table 1　The param eters of photocat alytic degradation of RB i n tran sition m et al -ion s -doped Ti O 2nanoparticles Samp les 106r ini (mo l ·L -1·h -1)k h -1Percentage of rem ained RB after 4h (%)Percentage of rem ained RB after 5h (%)T i O 22125014652317T Zn 21 22174015999515TCd 252136014342011TC r 21211184333T Fe 2121191014224842TCo 251166013064336TN i 252106014112623在T i O 2晶体中,T i 4+的负离子配位数为6.六配位时的T i 4+,Fe 3+,Co 3+,N i 3+,C r 3+,Zn 2+和Cd 2+离子的半径分别为7415,69,6815,70,7515,88和109nm [11].Fe 3+,Co 3+,N i 3+,C r 3+等相对于T i 4+的离子半径相近,但d 轨道未充满的可变价离子.当其掺入T i O 2晶体时,较易取代晶格位置上的T i 4+,发生缺陷生成反应:(1 2)O 2+Fe 2O 3T i O 22Fe ’T i +2h +4O ×0式中,Fe ’T i 为处在T i 4+格点上的Fe 3+,O ×0为正常格点上的O2-,从而造成T i O 2中的空穴浓度(h ·)增959N o .6王艳芹等:掺杂过渡金属离子的T i O 2复合纳米粒子光催化剂 069 高等学校化学学报V o l.21大.未掺杂的T i O2由于存在氧空位,因而是n型半导体,空穴浓度的增大将降低其导带电子的浓度,并使n型光响应减弱,甚至出现p2n响应的反转,故可参与光降解反应的电子数减少,光催化能力下降.此外,这些d轨道未充满的易变价离子既可成为电子陷阱,也可成为空穴陷阱,因而有可能成为电子2空穴对的复合中心.Fe,Co,C r的氧化物禁带宽度适中,可吸收可见光,但由于其电子2空穴对的复合几率大,因而其实际的光电转换效率很低,这也是光催化能力下降的原因.Zn2+和Cd2+离子的半径比T i4+的大得多,故发生格位取代或形成间隙离子均相对比较困难.同样条件下,在T i O2中加入5%的Fe3+或Zn2+时,在产物的XRD图中可检测出分离的ZnO相,但难于检出Fe2O3,这是Zn2+较Fe3+更难于进入T i O2晶格的一个旁证.袁志好[12]有关掺杂Zn2+的T i O2发光性质的研究结果表明, Zn2+的掺杂增强了纳米T i O2在425nm处的荧光峰强度,同时在412nm处产生新的荧光峰,并认为这可能与在T i O2微晶内部或表面上形成的ZnO小团簇有关.在两相的界面处可形成的异质结可能成为束缚激子的中心,从而延长光生电子2空穴对的寿命,并有利于其分离.这可能是T i O2掺杂Zn2+, Cd2+后n型光响应增强和光催化能力提高的重要原因.参　考　文　献　1　H agfldt A.,GraβtzelM..Chem.R ev.[J],1995,95:49—68　2　Hoffm ann M.R.,M artin S.T.,Cho iW onyong et a l..Chem.R ev.[J],1995,95:69—96　3　V inodgopal K.,Bedja I.,Kam at P.V..Chem.M ater.[J],1996,8:2180—2187　4　Q u Q.,Zhao J.C.,Shen T..J.M o l.Catal.A:Chem.[J],1998,129:257—268　5　W u T.X.,L iu G.M.,Zhao J.C..J.Phys.Chem.B[J],1998,102:5845—5851　6　Zhao J.C.,W u T.X.,W u K.Q..Environ.Sci.T echno l.[J],1998,32:2394—2400　7　Zhang F.L.,Zhao J.C.,Zang L..J.M o l.Catal.A:Chem.[J],1997,120:173—178　8　W ang Yanqin,H uo Yanzhong,Cheng H um in et a l..J.M ater.Sci.[J],1999,34:3721—3729　9　W AN G Yan2Q in(王艳芹),CH EN G H u2M in(程虎民),M A J i2M ing(马季铭).A cta Physico2Ch i m ica Sinica(物理化学学报)[J], 1999,15(3):222—227　10　Cheng H.M.,M a J.M..Chem.M ater.[J],1995,7:663—671　11　Shannon R.D..A cta C rystallogr.[J],1976,A32:751—767　12　YUAN Zh i2H ao(袁志好),ZHAN G L i2D e(张立德).Chem.J.Ch inese U niversities(高等学校化学学报)[J],1999,20(7): 1007—1011The Photoca ta lytic Properties of Tran sition M eta lIon-doped T i O2Nanoparticles——Photoca ta lytic D egrada tion of Rhodam i ne BW AN G Yan2Q in,ZHAN G L i,CH EN G H u2M in3,M A J i2M ing(Colleg e of Che m istry and M olecu lar E ng ineering,P ek ing U niversity,B eij ing100871,Ch ina)Abstract　T he tran siti on m etal i on2dop ed T i O2nanop articles w ere p rep ared w ith hydro ther m al m ethod,and the effects of dop ing differen t m etal i on s on the ab ility of T i O2in pho tocatalyzing degradati on of rhodam ine B(RB)w ere studied.T he resu lts show ed that the dop ing of Fe3+,Co2+, N i2+and C r3+in T i O2nanoparticles m ade the pho tocatalytic efficiency of the T i O2particles reduce and the h igher the in itial con ten t of Fe3+,the low er the ab ility of T i O2in pho tocatalyzing the degradati on of RB.B u t the dop ing of Zn2+and Cd2+,especially Zn2+,m ade the pho tocatalytic efficiency of the T i O2particles enhance,show ing a great increase of the rate con stan t(k)and the in itial reacti on rate (r ini).Keywords　T i O2com po site nanop articles;Pho tocatalystic degradati on;R hodam ine B(Ed.:Y,X)。

毕业设计（论文）TiO2-SiO2光催化降解罗丹题目明B的研究系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级2011级跨校班学生姓名李晓军学号**********指导教师张岩职称讲师二〇一三年六月十八日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:二〇一三年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一三年月日TiO2-SiO2光催化降解罗丹明B的研究摘要文章系统论述了罗丹明B降解的研究现状及未来发展，同时综合分析了TiO2-SiO2催化剂的制备及优点，光催化降解在有机废水方面的应用，结合多方面因素来探讨pH，催化剂用量，罗丹明B浓度各因素对光催化降解罗丹明B的影响，再根据响应面法的结果分析，确定处理罗丹明B的最佳工艺条件。

响应面法实验结果表明，不同因素对罗丹明B降解率的影响不同，从大到小依次为：pH，催化剂用量，罗丹明B初始浓度，其中pH的影响最大。

处理罗丹明B的最佳工艺条件：pH为5.5，TiO2-SiO2催化剂用量为0.18g，罗丹明B初始浓度为8.0mg/L。

关键词：罗丹明B；光催化；TiO2-SiO2催化剂；响应面法The Research of Rhodamine B’s PhotocatalyticDegradation by TiO2-SiO2AbtsractThe research of Rhodamine B and its development in the future have been discussed systematically in this paper, and the preparation of TiO2-SiO2 catalyst and its benefit have a comprehensive analysis. Photocatalytic degradation had been applicated widely in handle the organic wastewater. Combining many factors from all sides, the affect of pH, the dosage of catalyst, the initial concentration of Rhodamine B have been discussed when photocatalytic degradation of Rhodamine B.Then it determines the optimum parameters of degradation based on the response surface experiment result analysis. Finally, the result of the experiment indicates:The response surface experiment result showed that different factors have different influences on the degradation capacity, from large to small: pH, the dosage of catalyst, the initial concentration of Rhodamine B, among which pH has the most significant influence. The best conditions for degradation of Rhodamine B: pH is 5.5, the dosage of TiO2-SiO2 is 0.18g, the initial concentration of Rhodamine B is 8.0mg/L.Key words:Rhodamine B; Photocatalytic; TiO2-SiO2 catalyst; Respond surface目录引言 (1)第一章罗丹明B简介及有机废水处理方法 (2)1.1罗丹明B的简单介绍 (2)1.1.1罗丹明B的危害 (2)1.1.2罗丹明B的检测 (3)1.1.3罗丹明B的降解 (3)1.2T I O2的光催化机理及制备 (4)1.2.1T I O2的光催化机理 (4)1.2.2T I O2光催化技术的应用 (4)1.3T I O2的制备方法 (4)1.3.1物理法 (4)1.3.2化学法 (5)1.4响应面实验 (6)第二章实验研究的目的意义及方案设计 (7)2.1研究的目的意义 (7)2.2研究的内容 (7)2.3研究目标 (7)2.4研究方案设计 (7)2.4.1实验材料及仪器 (7)2.4.2实验方法及过程 (8)第三章实验结果与讨论 (12)3.1计算公式 (12)3.2罗丹明B的最大吸收波长 (12)3.3标准曲线的绘制 (12)3.4 TiO2-SiO2催化剂红外光谱图分析 (13)3.5单一数实验结果与分析 (14)3.5.1吸附时间对降解率的影响 (14)3.5.2 P H值对降解率的影响 (15)3.5.3T I O2-S I O2催化剂用量对吸附率的影响 (15)3.5.4罗丹明B的初始浓度对降解率的影响 (16)3.6响应面实验结果与分析 (17)3.7降解的最佳条件 (22)3.8结论 (22)3.9未来展望 (22)参考文献 (23)致谢 (25)引言随着现代印染工业的迅速发展，通过各种途径进入水体中的化合物的种类和数量急剧增多，有机废水中含有许多难以降解有毒的污染物，其中罗丹明B具有较高的难降解性和易累积等特点，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。

光催化降解罗丹明b的原理罗丹明b是一种广泛应用于纺织、皮革、橡胶、塑料等工业中的染料，因其毒性较大、难以降解而被列为环境污染物之一。

传统的物理和化学方法虽然可以将罗丹明b去除，但却存在能耗高、处理时间长、产生二次污染等问题。

而光催化技术则成为一种新的、环保的、高效的罗丹明b降解方法。

光催化降解罗丹明b的原理是利用光催化剂吸收可见光或紫外光的能量激发电子，产生电子-空穴对并使其在催化剂表面发生反应，从而降解污染物。

光催化剂一般分为两种：半导体光催化剂和金属复合物光催化剂。

半导体光催化剂是指常用的二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等，它们能够吸收紫外光并产生电子-空穴对，在催化剂表面形成活性氧物种，从而分解有机污染物。

半导体光催化剂的催化效率受到多种因素的影响，如光照强度、催化剂的晶体结构、表面形态等。

其中，光照强度是影响光催化效率最为重要的因素之一，一般情况下，光照强度越高，光催化效率越高。

金属复合物光催化剂是指由金属离子与有机配体组成的复合物，如钴配合物、铜配合物等。

这些复合物能够吸收可见光并产生电子-空穴对，从而促进有机污染物的降解。

金属复合物光催化剂的催化效率受到多种因素的影响，如金属离子的种类、有机配体的结构等。

其中，金属离子的种类是影响光催化效率最为重要的因素之一，一般情况下，金属离子的电荷数越大，光催化效率越高。

除了催化剂的种类和光照强度之外，还有一些其他的因素也会影响光催化降解罗丹明b的效率。

例如，溶液的pH值、溶液中其他离子的存在等。

在实际应用中，需要通过实验确定最佳的操作条件，以获得最高的光催化降解效率。

光催化技术是一种新的、环保的、高效的罗丹明b降解方法，其原理是利用光催化剂吸收可见光或紫外光的能量激发电子，产生电子-空穴对并使其在催化剂表面发生反应，从而降解污染物。

在实际应用中，需要针对具体情况选择适合的光催化剂和操作条件，以获得最佳的降解效果。

《溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》篇一摘要：本文研究了溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂的制备工艺，并探讨了其在可见光下对罗丹明B的降解效果。

通过实验优化了光催化剂的制备条件，并详细分析了降解过程中可能发生的化学反应及影响因素。

实验结果表明，所制备的BiOBr基光催化剂具有良好的可见光响应能力和较高的罗丹明B降解效率。

一、引言随着工业化的快速发展，水体污染问题日益严重，其中染料废水是主要污染源之一。

罗丹明B作为一种常见的染料，具有难以生物降解和毒性强等特点，其废水处理成为环境治理的难点。

传统的处理方法如物理吸附、化学氧化等虽有一定效果，但往往存在成本高、效率低或产生二次污染等问题。

因此，研究新型高效的光催化技术，尤其是可见光响应的光催化剂，对于处理染料废水具有重要意义。

溴氧化铋（BiOBr）作为一种新型的光催化剂，因其良好的可见光响应能力和较高的光催化活性，成为当前研究的热点。

二、BiOBr基光催化剂的制备本实验采用共沉淀法制备BiOBr基光催化剂。

首先，将适量的铋盐和溴盐溶液混合，在搅拌条件下加入沉淀剂，控制pH值，使铋离子与溴离子反应生成BiOBr沉淀。

然后通过离心、洗涤、干燥等步骤得到BiOBr前驱体。

最后在一定的温度下进行煅烧，得到BiOBr基光催化剂。

三、可见光下降解罗丹明B的实验将制备得到的BiOBr基光催化剂置于可见光反应器中，加入一定浓度的罗丹明B溶液。

在可见光的照射下，光催化剂表面发生光催化反应，降解罗丹明B。

通过定时取样，利用紫外-可见光谱仪测定罗丹明B的浓度变化，计算其降解率。

四、结果与分析1. 制备条件对BiOBr基光催化剂性能的影响通过单因素变量法，研究了沉淀剂种类、pH值、煅烧温度等制备条件对BiOBr基光催化剂性能的影响。

实验结果表明，适当的沉淀剂种类和pH值能够提高BiOBr的结晶度和比表面积，而煅烧温度则影响光催化剂的晶相结构和光吸收性能。

罗丹明B的ZnO膜光催化降解作者：孔德国张红美罗华平等来源：《湖北农业科学》2013年第14期摘要：采用纳米ZnO膜为催化剂对罗丹明B进行光催化降解试验。

研究溶液pH、罗丹明B初始浓度、H2O2、膜的层数及光照时间对罗丹明B降解效果的影响，确定ZnO膜光催化降解罗丹明B的最佳参数。

结果表明，酸性环境可以提高ZnO膜的光催化活性；罗丹明B初始浓度越低光降解的速度越快；H2O2可提高罗丹明B的降解速度；三层膜对罗丹明B的降解率高于单层膜的降解率。

采用三层膜为催化剂，在35 mL初始浓度为5 mg/L、pH 1.46的罗丹明B溶液中加入适量的H2O2水溶液后进行光降解，紫外光照射60 min后，罗丹明B的降解率达到99.6%。

关键词：ZnO膜；光催化；降解；罗丹明B中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）14-3294-03随着工业化的发展和城镇化进程的加快推进，排放的污水越来越多，严重危害着人类的身体健康[1]，也制约着经济的可持续发展，污水处理成为每一个地方必须解决的问题。

传统处理污水的方法主要有：物理法、生物降解法及化学法，但降解效果不理想。

近些年发展的半导体光催化技术是一种先进的氧化技术[2，3]，它是将半导体催化剂与某些光源结合共同作用于废水进行催化降解，相对于传统废水处理技术具有高效节能，且能彻底降解废水中绝大部分有机物等优点[4]，所以受到环境及材料研究者们的广泛重视。

据文献[5，6]报道ZnO相对于传统半导体材料TiO2有着更高的光催化活性，其应用研究受到普遍关注。

ZnO光催化机理为光照射时其价带上的电子被激发到导带，从而形成电子-空穴对，空穴是强氧化剂，它能将吸附在其表面上的OH-氧化成OH·自由基，该自由基是强氧化剂，可以氧化相邻的有机物且可以扩散到液相中氧化有机物，最终将有机物氧化成CO2完成降解过程[7]。

电子-空穴对在ZnO表面容易发生简单复合从而降低了ZnO的光催化性能，由于氧化剂是有效的电子俘获剂，且能提高光催化氧化的速率和效率。

本技术公开一种光电化学降解罗丹明B的方法，该方法采用的是光电化学反应，其中的阳极金属片采用高熵合金片，该高熵合金片成份表述为AlxEyFezNiuGv，经真空电弧熔炼制备而成，元素的原子百分比相加和为100％，其中铝元素、铁元素、镍元素的原子百分比x、z、u 分别为10％～45％；所述阴极金属片采用铂片或铂网；所述光电化学反应的光源照度控制在垂直照度500lux～1000lux，测量高度为距表层溶液50cm处；所述光照时间与电化学作用同时进行。

本技术方法克服了现有技术存在的电极损耗率高且铁泥产量大的问题。

技术要求1.一种光电化学降解罗丹明B的方法，其特征在于，所述方法采用的是光电化学反应，其中的阳极金属片采用高熵合金片，该高熵合金片成份表述为AlxEyFezNiuGv，经真空电弧熔炼制备而成，元素的原子百分比相加和为100%，其中铝元素、铁元素、镍元素的原子百分比x、z、u分别为10%~45%，其它两种元素的原子百分比y和v均>0；所述阴极金属片采用铂片或铂网；所述光电化学反应的光源照度控制在垂直照度500lux~1000lux，测量高度为距表层溶液50cm处；所述光照时间与电化学作用同时进行。

2.根据权利要求1所述的一种光电化学降解罗丹明B的方法，其特征在于，所述E是Cr、Co 或Mg元素，所述G是C、Cu、Mn或La元素。

技术说明书一种光电化学降解罗丹明B的方法技术领域本技术涉及水化学及光电化学领域，具体涉及一种光电化学降解罗丹明B的方法。

背景技术随着现代印染工业的迅速发展，通过各种途径进入水体中的化合物的种类和数最急剧增多，有机废水中含有许多难以降解有毒的污染物，其中罗丹明B具有较高的难降解性和易累积等特点，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。

有机废水中还有可能存在其他的有毒物质，会在水体、土壤等自然环境中不断积累、储存，最后进入人体，从而危害人体健康。

因此，有效的治理有机物废水，来减少环境污染，保护人类的生存环境，是一项长期且有待解决的重要问题。

罗丹明B染料在可见光照射下的催化降解以罗丹明B模拟染料废水，500W卤钨灯为光源，以无定形纳米TiO2为催化剂，探讨该催化剂在可见光照射下催化降解这种染料的活性。

研究结果表明，TiO2用量为50mg，罗丹明B的溶液浓度为10ppm，光照時间为3h，罗丹明B 的光催化降解效率就已经达到97.60%。

罗丹明B在只有可见光照射的自降解实验中降解率很低，在无光照的暗反应实验中脱色也不是很明显，而当添加了催化剂，并用500W卤钨灯作为可见光光源激发催化剂时，染料的降解效率高达97.60%。

由此可得出，染料能被高效光催化降解应该是催化剂和可见光协同作用的结果。

标签：罗丹明B；光催化降解；无定形纳米TiO2目前印染工业不断发展，印染废水大量的排入河流中。

因印染废水是一种有机物含量高、毒性大、色度大、难生物降解的染料，给水环境造成了严重的污染！罗丹明B学名为碱性玫瑰精B，英文名为RhodamineB，简写为RhB。

RhB属占吨类碱性染料，其结构式（C.I.45170）如下图所示，分子式为C28H31N2O3Cl，分子量为479.029。

外形为艳绿色闪光小结晶状粉末。

在水中的溶解度为0.78%，总体电荷为正电。

罗丹明B是常见的有机污染物，具有相当高的抗直接光分解和氧化的能力，其浓度可采用分光光度法测定，方法简便，常被用做光催化反应的模型反应物。

因此本论文选择罗丹明B为目标降解物。

现在各国采用物理法、化学法、生化法等传统方法来降解印染废水。

但传统的方法不但不能完全降解有机污染物，而且容易引入二次污染物[1]，所以人们需要一种简单、高效、低耗费、无二次污染的降解技术。

半导体光催化技术是一种简单、绿色环保、高效、无毒性且节能而被人们广泛应用[2-6]。

TiO2为白色粉末，在目前发现的催化剂中，TiO2是一种化学性质稳定（不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸）、光催化活性高、无毒无害、成本低、还原能力强、被广泛用于环保，而且高效、可以循环利用的绿色光催化材料[7-10]。

光催化降解rhb的原理
光催化降解rhb是利用光催化技术将有害有机物rhb（罗丹明B，一种有机染料）在光照条件下分解为无害物质的过程。

该过程基于光催化剂的特性，光催化剂通常是半导体材料（如二氧化钛TiO2），其具有特定的能带结构。

当光照射到光催化剂上时，光能被吸收并激发了光催化剂的电子，使其跃迁到导带上，同时产生了空穴。

在光催化过程中，rhb分子被吸附在光催化剂的表面上。

光照射下，光催化剂上的电子和空穴将分别参与化学反应。

电子会与氧分子反应，形成超氧自由基（O2•-），而空穴则会与水分子反应，生成羟基自由基（•OH）。

羟基自由基（•OH）是一种高度活性的物质，具有氧化性能，并能与rhb分子进行反应，将其分解为无害的物质。

这种氧化反应会破坏rhb分子的结构，使其失去染料活性。

同时，光催化剂的电子和空穴会不断被光照激发，从而持续生成•OH，并继续进行催化分解。

整个光催化降解rhb的过程是一个循环反应，光能被吸收，电子和空穴被激发，生成活性物种•OH，最终将rhb降解为无害物质。

由于光催化技术具有高效、无二次污染等优点，因此被广泛应用于环境中有机物的处理和降解。

山东化工SHANDONGCHEMCCALCNDUSTRY・42・2021年第50卷综合性实验一一漠氧化钮光催化剂的制备及降解罗丹明B性能金晓丽，徐怡雪，葛腾，曹建，詹金泉,王继伟，党元林,谢海泉(南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳473061)摘要:介绍了一个化学综合性实验，涉及漠氧化6(BiOBr)光催化剂的制备及降解罗丹明B(RhB)性能。

该实验采用溶剂热合成的方法制备了BiOBo光催化材料，利用X-射线粉末衍射(XRD)和紫外可见漫反射光谱(DRS)对其晶相和吸光性能进行了表征,并测试其在全光谱照射下降解RhB的活性，最后通过自由基捕获实验证明了光催化降解过程中的活性物种，解释了光催化降解机理。

本实验贯穿材料的制备、表征、性能和机理研究，有利于学生拓宽知识面，开阔视野，提高其实践能力和对知识的综合运用能力，培养他们的创新能力和科研兴趣’关键词:综合性实验#8氧化6#溶剂热;光催化降解;活性物种中图分类号：O643P6文献标识码:A文章编号：1008-021X(X0X1)05-0042-03A。

，卩氓人亡朋:化ExpeUmeni：Piupaiution and Photocatalytic Degradationof Rhodamine B over Bismuth OxybromiCeJI o XiaoH,Xu Yixue,Ge Teng,Cao Jan,Zhan Jinquan,Wang Jihei,Dang Yuanlm,Xi Haiquan(College of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Nanyang Normal University,Nanyang473061,China)Abstract:The preparation of bismuth oxybromide(BiOBr)photocatalyst and the degradation of Rhodamine B(RhB)were described in this paper.In this experiment,the BiOBr photocatalyst was prepared by a solvothermal method,and—s crystal phase and light absorption properties were characterized by X-ray powder diOraction(XRD)spectrum and ueravOlet-visible dOfuse re/ectance(DRS)spectroscopy.The photocatalytic activity was evaluated by the degradation of RhB under full-spectrum light —■radiation.FinCly,the free radical capture experiment was carried out to prove the oxygen-active species during the photocatalytic degradation process explain the photocatalytic degradation mechanism.This experiment runs through the preparation,characterization,performance and mechanism research of materials,which is conducive to broaden their knowledge and vision,improve their practical ability and comprehensive application of knowledge,and cul/vato their innovative ability and scientific research interest.Key wo U s:comprehensive experiment#bismuth oxybromide#solvothermal#photocatalytic degradation#active species针对目前大多数本科生的创新意识及实践能力较差、科研兴趣不高、难以适应市场需求的现状，通过综合研究型实验来提高学生的科研兴趣、创新及实践能力的课程实践也应运而生。

光催化降解罗丹明b的原理光催化降解罗丹明B的原理是利用光催化剂吸收太阳光能，将其转化为化学能，并与罗丹明B分子相互作用，使其发生化学反应，最终使其被降解的过程。

在此过程中，光催化剂是重要的中介，因为只有当光催化剂与罗丹明B分子相互作用时，罗丹明B分子才能发生光化学反应，从而被降解。

光催化剂的选择和性质对光催化降解的效果有很大的影响。

一般来说，光催化剂的选择需要考虑多个因素，包括光吸收能力、电荷转移能力、稳定性和催化活性等。

其中，光吸收能力是最基本的条件，只有光催化剂能够吸收太阳光能，才能够转化为化学能，与罗丹明B分子发生作用。

此外，电荷转移能力也是一个重要因素，因为光催化剂能够促进光电子的传递，从而提高反应速率。

另外，稳定性也非常重要，只有稳定的光催化剂才能在一定的时间内保持催化活性，实现长时间的光催化降解。

一个成功的光催化降解过程中，罗丹明B分子受到光催化剂的吸引并与其相互作用，使其分子结构发生改变，并最终被降解。

在这个过程中，光催化剂本身并不参与化学反应，而是作为催化中介物而存在。

光催化剂与罗丹明B分子发生作用时，光能激发光催化剂分子中的电子，形成激发态光催化剂分子。

被激发的光催化剂分子中的电子能量比基态高，当一些罗丹明B分子与激发态光催化剂分子碰撞时，能够通过光催化剂分子的电子传递，使罗丹明B分子内部发生电子转移，从而破坏罗丹明B分子的分子结构，最终使其分解为无害物质。

总体来说，光催化降解罗丹明B的原理是一种基于光催化剂的化学反应原理，它利用太阳能转换为化学能，并与罗丹明B分子相互作用，最终实现罗丹明B 的降解。

光催化剂的选择和性质对这个过程具有重要影响，而理解光催化降解原理可以帮助我们更好地设计和选择适合的光催化剂，应用于环境污染治理和废水处理等领域。

光催化降解罗丹明b的研究方法光催化降解是一种基于光化学反应、光电化学反应以及光物理化学反应的技术，可以有效降解有机物和无机物来净化水体和减轻环境污染。

其中光催化降解罗丹明B是一种常见的应用，本文将介绍光催化降解罗丹明B的研究方法。

1. 实验材料（1）催化剂：如TiO2、ZnO、Fe2O3等纳米氧化物，有机催化剂等。

（2）光源：如紫外灯、荧光灯、光纤光源等。

（3）样品：罗丹明B或其水溶液。

（4）仪器设备：光催化反应器、紫外-可见吸收光谱仪、高效液相色谱仪等。

2. 实验步骤（1）样品制备：将罗丹明B溶解在去离子水中制成一定浓度的水溶液。

（2）催化剂处理：将催化剂粉末分散在水中，磁力搅拌后将悬浊液超声分散10分钟，制备出均匀悬浮液。

（3）光催化：将催化剂悬浮液和罗丹明B水溶液混合，并放置在光催化反应器中，通过光源进行光照以启动反应。

通常采用紫外灯或荧光灯作为光源，实验过程中需要控制光照时间、光强度、催化剂浓度、反应溶液pH、溶液温度等因素。

（4）样品测试：在光反应结束后，用吸附剂吸取反应液中的残余催化剂和有机物，通过紫外-可见吸收光谱仪和高效液相色谱仪等仪器对反应前后样品进行分析测试，得出反应效果。

3. 结论分析利用上述实验方法可以得到催化处理前后罗丹明B水溶液的比较，通过记录溶液吸光度、峰值变化、色谱图等数据并进行分析，可以得到以下结论：（1）催化剂种类及浓度的不同会影响催化效果，需要在实验中进行调整；（2）光照时间的增加会增强催化反应的效果；（3）反应溶液pH值的变化也会对光催化反应产生一定的影响，需要进行优化；（4）催化剂的再生性能对于其实际应用效果至关重要。

综上，光催化降解罗丹明B是一种有效的污染治理技术，其实验方法应该根据实际应用情况进行调整和优化，我们需要不断地进行科学研究来探索其在环境污染治理方面的更多应用。

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金属配位化合物光催化降解罗丹明 B吴震宇;刘宁宁【摘要】当今世界的水污染日益严重、水资源逐渐匮乏,因此开发出利用太阳光能降解水中有机污染物的催化剂是当前研究的热点之一。

以金属配位化合物为光催化剂,在可见光的照射下,研究了其对有机染料罗丹明 B 的光催化降解作用。

结果表明,当罗丹明 B 水溶液的浓度为1×10-5 mol/L、罗丹明 B 水溶液的体积为80 mL、催化剂质量为0.02 g、反应温度为25℃、可见光功率为300 W、照射时间为120 min 时,Co(en)3 Cl3对罗丹明 B 的降解率为87%,Ni(en)3 Cl2对罗丹明 B 的降解率为2%,Ni(dien)2 Cl2对罗丹明 B 的降解率为8%。

因此,Co(en)3 Cl3是性能良好的光催化剂。

%Nowadays,the increasingly serious phenomenon of water pollution and the gradual shortage of water resources have been addressed more attentions all over the world.Developing effective catalyst for the degradation of organic pollutants in the water by using solar energy is one of the hot research topic currently.In this paper,the photocatalytic degradation of organic dye rhodamine B under visible light irradiation was studied by using metal coordination compounds as photocatalyst.The results show that the degradation rate of rhodamine B by Co(en)3 Cl3 reach 87%,the degradation rate of rhodamine B by Ni(en)3 Cl2 reach 2%,the degradation rate of rhodamine B by Ni (dien)2 Cl2 reach 2%,under the condition of rhodamine B aqueous solution (1×10 -5mol/L)80 mL,catalyst dosage 0.02 g,reaction temperature 25 ℃,300 W visible light irradiation for 120 min.Thus,Co(en)3 Cl3 is a good photocatalyst.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】4页(P5-8)【关键词】金属配位化合物;罗丹明 B;光催化;可见光;降解率【作者】吴震宇;刘宁宁【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TE662;TQ016工业的发展给环境带来了越来越多的污染，其中，水污染由于直接威胁到人类的健康，因此是当前研究的热点之一。

可见光照下过氧化氢氧化降解罗丹明b
罗丹明B是一种有毒有害的化学品，在环境中污染物的含量比现代社会更高。

现在，人们正在寻求有效的净化技术，能够有效地降低罗丹明B的污染水平。

可见光催化氧化法可以实现罗丹明B的有效环境污染降解。

可见光催化过氧化氢氧化降解罗丹明B，是利用紫外-可见光激发作用，采用
半导体纳米结构活性中心及共价键-空穴迁移复合作用，释放出电子，激活过氧化氢，引起过氧化氢活性，同时催化氧化分解ABCB等催化过程，空穴迁移，产生羟
基自由基，自由基氧化，将罗丹明B有机物分解成无害物质。

这种可见光催化氧化氢氧化降解罗丹明B的技术，具有处理水中罗丹明B的较
强的净化能力，且反应速率较快，可在短时间内完成净化，不受浓度的限制，对罗丹明B的去除率较高，有效降低了环境污染物的污染水平，受到越来越多的人们的欢迎。

此外，空气净化也可以采用可见光催化过氧化氢氧化降解罗丹明B的技术。

空
气过滤器可以将悬浮在空气中的罗丹明B吸附，连接在其上面的可见光催化结构，将收集到的罗丹明B由可见光催化过氧化氢氧化，提高净化效率，并降低气体污染。

可见光催化过氧化氢氧化降解罗丹明B的技术，在环境净化、空气净化中发挥
了至关重要的作用。

尽管它具有多种优点，但也存在一些不足。

例如，当可见光催化剂空气中的悬浮微粒较多时，光催化浓度会显著降低；与此同时，由于机器复杂，使用成本较高。

因此，为提高可见光催化过氧化氢氧化降解罗丹明B的净化效率，应改进可见
光催化剂的制备工艺，加快可见光催化剂的发展速度；同时，完善空气过滤器设计，使可见光催化剂与微粒分离，让可见光催化剂的反应更加顺畅，从而提高可见光催化过氧化氢氧化降解罗丹明B的净化效率。

罗丹明B染料在可见光照射下的催化降解作者：姚文华刘莉李学者来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第07期摘要：以罗丹明B模拟染料废水，500W卤钨灯为光源，以无定形纳米TiO2为催化剂，探讨该催化剂在可见光照射下催化降解这种染料的活性。

研究结果表明，TiO2用量为50mg，罗丹明B的溶液浓度为10ppm，光照时间为3h，罗丹明B的光催化降解效率就已经达到97.60%。

罗丹明B在只有可见光照射的自降解实验中降解率很低，在无光照的暗反应实验中脱色也不是很明显，而当添加了催化剂，并用500W卤钨灯作为可见光光源激发催化剂时，染料的降解效率高达97.60%。

由此可得出，染料能被高效光催化降解应该是催化剂和可见光协同作用的结果。

关键词：罗丹明B；光催化降解；无定形纳米TiO2目前印染工业不断发展，印染废水大量的排入河流中。

因印染废水是一种有机物含量高、毒性大、色度大、难生物降解的染料，给水环境造成了严重的污染！罗丹明B学名为碱性玫瑰精B，英文名为RhodamineB，简写为RhB。

RhB属占吨类碱性染料，其结构式（C.I.45170）如下图所示，分子式为C28H31N2O3Cl，分子量为479.029。

外形为艳绿色闪光小结晶状粉末。

在水中的溶解度为0.78%，总体电荷为正电。

罗丹明B是常见的有机污染物，具有相当高的抗直接光分解和氧化的能力，其浓度可采用分光光度法测定，方法简便，常被用做光催化反应的模型反应物。

因此本论文选择罗丹明B为目标降解物。

现在各国采用物理法、化学法、生化法等传统方法来降解印染废水。

但传统的方法不但不能完全降解有机污染物，而且容易引入二次污染物[1]，所以人们需要一种简单、高效、低耗费、无二次污染的降解技术。

半导体光催化技术是一种简单、绿色环保、高效、无毒性且节能而被人们广泛应用[2-6]。

TiO2为白色粉末，在目前发现的催化剂中，TiO2是一种化学性质稳定（不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸）、光催化活性高、无毒无害、成本低、还原能力强、被广泛用于环保，而且高效、可以循环利用的绿色光催化材料[7-10]。

《溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》篇一摘要：本文旨在研究溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂的制备方法，并探讨其在可见光下对罗丹明B的降解性能。

通过对BiOBr基光催化剂的制备过程、性能评价及其对罗丹明B降解效率的分析，为环境友好型光催化技术提供新的可能性。

一、引言随着工业化的快速发展，有机染料废水排放量日益增加，对环境造成了严重污染。

罗丹明B作为一种典型的有机染料，具有难降解、高毒性等特点。

因此，研究高效、环保的罗丹明B降解技术具有重要意义。

溴氧化铋（BiOBr）基光催化剂因其良好的可见光响应性能和较高的光催化活性，在污水处理领域具有广阔的应用前景。

二、BiOBr基光催化剂的制备1. 材料与试剂制备BiOBr基光催化剂所需材料包括铋源、溴源、溶剂及其他添加剂。

所有试剂均需为分析纯，使用前未经过进一步处理。

2. 制备方法采用简单的化学沉淀法结合煅烧工艺制备BiOBr基光催化剂。

具体步骤包括溶液配制、沉淀生成、煅烧等过程。

三、性能评价1. 结构表征利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对制备的BiOBr基光催化剂进行结构表征，分析其晶体结构、形貌等特性。

2. 可见光响应性能通过紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）评价BiOBr基光催化剂的可见光响应性能，分析其光吸收范围及能力。

四、可见光下降解罗丹明B的实验研究1. 实验方法在可见光照射下，以BiOBr基光催化剂为催化剂，进行罗丹明B的降解实验。

通过改变实验参数，如催化剂用量、光照时间等，探究其对罗丹明B降解效率的影响。

2. 结果与讨论记录实验过程中罗丹明B的浓度变化，分析BiOBr基光催化剂对罗丹明B的降解效率。

通过对比不同实验条件下的降解效果，探讨BiOBr基光催化剂的催化机理及影响因素。

同时，结合性能评价结果，分析BiOBr基光催化剂的可见光响应性能与降解效率之间的关系。

五、结论本研究成功制备了BiOBr基光催化剂，并通过可见光下降解罗丹明B的实验研究，发现该催化剂具有良好的可见光响应性能和较高的降解效率。

7.3 超声波与光催化材料协同作用降解罗丹明B溶液7.3.1 实验目的了解光催化作用、超声波作用降解有机物的原理以及超声波与光催化的协同效应的原理和方法。

7.3.2 实验原理7.3.2.1 多相光催化法降解有机物的原理多相光催化法是日益受到重视的污染治理新技术。

它始于20世纪60年代。

1972年，Fujishima和Honda在TiO2电极上进行光催化电解水的实验获得了成功，使得半导体光催化技术进入了一个新时期。

1976年，J.H.Cary.报道了TiO2水浊液在近紫外光照射下可使多氯联苯脱氯，从而开辟了TiO2光催化氧化技术在环保领域的应用前景。

与其他水处理方法比较，光催化法在成本、效率和安全性等方面有一定优越性。

它具有选择性好、适用范围广、可在常温常压下使污染物彻底破坏等优点。

在光催化剂存在条件下，利用太阳光和空气可直接把有机物分解成为一些无机小分子物质、CO2和H2O。

近几十年来的研究证实：染料、表面活性剂、有机卤化物、农药、油类、氰化物等都能有效的通过光催化反应脱色、去毒、矿化为无机小分子物质，从而消除对环境的污染。

以太阳能为激发光源的TiO2光催化氧化技术具有高效、节能、无二次污染等优点，极具研究和实用价值。

能用作光催化剂的N型半导体材料有TiO2、ZnO、Fe2O3、CdS、PbS和WO3等。

其中TiO2以其无毒、廉价易得、光催化活性高、化学稳定性好，并且具有合适的能级等特点受到人们的重视。

在水净化和空气净化中，TiO2是常用的光催化剂。

TiO2晶体有三种晶型结构：锐钛矿型、金红石型、板钛矿型，其中锐钛矿型TiO2具有较好的光催化作用，属于N型半导体。

当N型半导体吸收了能量大于或等于禁带宽度的光子后，价带上的电子跃过价带进入导带。

价带上则形成光致空穴，见图1。

对于锐钛矿型TiO2，其带隙能为3.2eV，相当于波长为387nm光。

图7-3 光催化反应原理示意图TiO2+hν→h++e–e–—代表导带上的光致电子；h+—代表价带上的光致空穴。