类水滑石LDHs的制备及其对亚甲基蓝染料的光催化研究

类水滑石LDHs的制备及其对亚甲基蓝染料的光催化研究团队成员：杨杰

王腾郭欢Contents4321

2.实验部分

1.课题概述

3.实验分析

4.结论与展望1.水滑石及类水滑石简介水镁石结构单体Mg(OH)62+水滑石的结构半导体能带理论

光催化剂的修饰改性

半导体的光催化原理

1.3创意说明

LDHs由于其结构和组成的特殊性及可调控性使其具有一些特殊的性能，既具有离子交换能力，又有吸附和催化性能，同时还具有耐酸碱性、耐热性和耐辐射性，因而成为一种在催化、吸附和离子交换等方面极具开展前景的新功能材料。CeO2是目前一种廉价而用途广泛的新型功能材料，作为n型半导体，其禁带宽度(Eg)为2.94eV，光吸收阈值约为420nm，因此本文提出通过引入稀土元素铈(Ce)对LDHs进行结构和性质的修饰，制备出新型含稀土LDHs材料，并通过IR、XRD、EDS、TG-DTG等现代仪器表征，探讨改性材料对光催化降解染料的影响。采用共沉淀法合成LDHs-CeO2光催化剂用LDHs-CeO2光催化剂来光催化降解亚甲基蓝溶液2课题内容2.1LDHs-CeO2光催化剂的制备2:1:02:1:0.252:1:0.53:1:03:1:0.253:1:0.53.25gNaOH以及2.12gNaCO3溶解于溶解于100mL去离子水中配置溶液Bn(N03)2·6H2O、AI(N03)3·9H2O与Ce(N03)3·6H2O溶于100ml去离子水中配置溶液A

物质量之比分别为溶液A溶液B滴加完毕后继续搅拌一个小时以10滴／min的速度将混合碱溶液B滴定到混合盐溶液A中，使混合后的溶液pH为9.5~10.0得到的浆状混合物在70℃下陈化16h过滤洗至中性置于烘箱中80℃过夜烘干研磨过虑500℃下焙烧4h2.2LDHs的表征表征内容X射线多晶衍射(XRD)测定

红外光谱测试

TG/DTA热分析

〔1〕红外光谱测试〔2〕X射线多晶衍射(XRD)测定

图3-1Zn:Al=2:1与3:1图3-2Zn:Al:Ce=2:1:0与2:1:0.25(2)X射线多晶衍射(XRD)测定图3-3Zn:Al:Ce=3:1:0.25与2:1:0.25图3-4Zn:Al:Ce=3:1:0.25与3:1:0.5(3)热分析〔TG-DTG〕2.3光催化活性的评价

以光催化降解亚甲基蓝为代表物来评估复合型水滑石光催化剂的活性。亚甲基蓝标准曲线得出方程为Y=0.1967X+0.0112，R2=0.999。降解率的测定分子吸收分光光度法的理论根底是光的吸收定律[朗伯-比尔]定律。用下式表示:溶液的脱色率(降解率)为:

亚甲基蓝降解率影响因素Zn:Al:Ce摩尔比例染料初始浓度催化剂用量光照时间3.3.1参比试验

单独光照或单独参加催化剂条件下亚甲基蓝的降解率3.3.2Zn:Al:Ce摩尔比例对亚甲基蓝降解率的影响

Zn:Al:Ce摩尔比例对降解率的影响3.3.3染料初始浓度对降解率的影响

不同染料初始浓度对降解率的影响3.3.4催化剂用量对降解率的影响

催化剂用量对降解率的影响最正确工艺条件

条件数值Zn:Al:Ce摩尔比例2：1：0.25染料初始浓度40mg·L-1光照时间60min催化剂用量0.2g暗处搅拌时间30min4.1总结〔1〕通过X射线多晶衍射、红外光谱、热分析对制备的光催化剂进行表征。表征结果说明，Zn-Al-CeO2光催化剂属于六方晶系，当Zn:Al:Ce物质的量之比为2:1:0.25时所形成的晶体，晶面生长的有序程度较高，结晶度较好。〔2〕将合成的光催化剂用于光催化降解亚甲基蓝染料溶液，在W紫外灯的外照模拟光源的条件下，研究光催化反响的最正确工艺条件。通过实验得出以下结论：光催化反响的最正确反响条件是，亚甲基蓝初始浓度是40mg/L，催化剂Zn:Al:Ce=2:1:0.25用量为0.2g，暗处搅拌30min，光照时间为60min，最大降解率为78.26%。4.2展望

〔1〕对合成的LDHs-CeO2进行扫描电子显微镜〔SEM〕、透射电子显微镜〔TEM〕、能谱分析〔EDS〕、N2吸附-脱附分析等现代仪器分析的表征，来进一步探讨LDHs-CeO2的晶体粒径、形貌、团聚情况等结构性能，来解释其对亚甲基蓝溶液的光催化性。〔2〕由于煅烧后的LDHs-CeO2具有很高的外表积，能对染料进行吸附。要深刻的解释LDHs-CeO2对亚甲基蓝的光催化性能，应该首先探讨LDHs-CeO2对染料的吸附性能。

〔3〕采用紫外可见分光光谱仪对光催化后的亚甲基蓝溶液进行全波段扫描，分析LDHs-CeO2对亚甲基蓝溶液的降