氧化亚铜光催化降解活性艳红的研究_冯国刚

第4卷第12期环境工程学报Vol.4,No.122010年12月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringDec.2010氧化亚铜光催化降解活性艳红的研究冯国刚(江苏城市职业学院,南京210036)摘要制备了纳米SiO2-Cu2O复合氧化物,并对其进行表征。研究了SiO2-Cu2O在可见光照射下光催化降解活性艳红X-3B的性能。考察了催化剂组成、活性艳红浓度、催化剂用量、H2O2等对光催化反应的影响,还研究了Cu2O光催化反应动力学。结果表明,用SiO2摩尔含量为2%的SiO2-Cu2O光催化降解活性艳红,反应4h,活性艳红降解率达到85%,降解反应为一级反应。关键词光催化降解纳米氧化亚铜活性艳红X-3B中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108(2010)12-2823-04StudyonphotocatalyticdegradationofreactivebrilliantredX-3BusingcuprousoxideFengGuogang(JiangsuCityVocationCollege,Nanjing210036,China)AbstractNano-sizedSiO2-Cu2Ocomplexoxideswerepreparedandcharacterized.Thephotocatalyticdeg-radationofthereactivebrilliantredX-3BovertheSiO2-Cu2Owasinvestigatedundertheirradiationwithvisiblelight.Theeffectsofcomposition,thedifferentdyeconcentrations,theamountofcatalystused,andthepresenceofH2O2werestudied.ThephotocatalytickineticsoftheX-3BovertheSiO2-Cu2Owerealsostudied.TheresultsshowedthatthedegradationrateofX-3BovertheSiO2-Cu2Owiththe2%molarcontentofSiO2was85%after4h,andthedegradationofX-3Bfollowedthefirst-orderkinetic.Keywordsphotocatalyticdegeneration;nanometercuprousoxide;reactivebrilliantredX-3B收稿日期:2009-12-22;修订日期:2010-03-05作者简介:冯国刚(1970～),男,硕士研究生,讲师,主要从事环境科学教学、科研及全校实验室管理工作。E-mail:fngg@sina.com光催化法降解废水中有机物的研究近年来一直是环境污染治理领域中的热点,其中纳米TiO2难溶、无毒、稳定性好和光催化性能强,是较为理想的光催化剂[1-3],但因其需在紫外光照射下才能有良好的催化降解效果,故应用上受到一定的局限[4-5]。1998年日本科学家Hara等[6]发现,Cu2O粉末在日光照射下亦能将水分解为氢气和氧气,表现出和TiO2粉末非常相近的光催化性能,这表明Cu2O完全有可能成为一种有效利用太阳光降解水中有机污染物的光催化剂。特别是近几年来,一些研究工作者在光催化降解有机物方面作了一些有益的尝试。活性艳红X-3B分子结构中含有苯环和萘环,用常规的水处理方法很难将其彻底矿化成二氧化碳、水和氮氧化物[7]。本文利用自制的纳米SiO2-Cu2O粉末为催化剂,以日光灯模拟太阳光,用增氧泵曝气处理活性艳红X-3B,取得了较满意的效果。1实验部分1.1催化剂的制备纳米Cu2O的制备:将CuCl2·2H2O溶于蒸馏水,在搅拌下调节pH至9,再缓慢滴加水合肼(V水合肼∶V水=1∶2),至黄色沉淀完全,约45min。陈化24h后,用蒸馏水洗涤至无Cl-,再用适量无水乙醇和丙酮各洗2次,于200℃真空干燥2h。SiO2-Cu2O的制备:将CuCl2·2H2O溶于水,在不断搅拌下,逐滴加入一定浓度的正硅酸乙酯的乙醇溶液,加完后再搅拌30min,调节pH至9,继续搅拌45min。以后步骤同上。用此方法配制出SiO2摩尔含量分别为2%、5%和10%的催化剂。1.2光催化降解反应器为自行设计的玻璃仪器,其距底部1cm环境工程学报第4卷处为玻璃砂芯,可通过增氧泵从该处鼓入空气(以下简称曝气,曝气量60mL/min),采用日光灯作为模拟太阳光源。用活性艳红配制成一定浓度的模拟废水溶液(以下简称废水),加入一定量的自制催化剂,进行光催化降解,定时从中取样,离心分离后,取上清