亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        11-鎢銅三元雜多陰離子層狀材料的制備及其光催化性能

        2016-08-08 05:48:22單秋杰
        合成化學(xué) 2016年7期
        關(guān)鍵詞:降解制備光催化

        王 靜, 單秋杰, 陳 偉

        (齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161006)

        ?

        ·研究論文·

        11-鎢銅三元雜多陰離子層狀材料的制備及其光催化性能

        王靜, 單秋杰*, 陳偉

        (齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾161006)

        摘要:采用離子交換法將雜多酸鹽K8[Co(H2O)W11CuO39]鑲嵌到Zn2Al粘土當(dāng)中,制得層狀材料LDH-[Co(H2O)W11CuO39]8-(2),其結(jié)構(gòu)經(jīng)IR, XRD, SEM, EDS和N2吸附-脫附與孔徑分析表征。并以2為光催化劑,研究其對(duì)孔雀石綠溶液光降解的催化活性,最佳實(shí)驗(yàn)條件為:孔雀石綠溶液的初始濃度為20 mg·L-1,初始pH為2, 2用量為0.08 g,脫色率98.32%。

        關(guān)鍵詞:三元雜多陰離子; Zn2Al粘土; 層狀材料; 制備; 孔雀石綠; 降解; 光催化

        雜多陰離子層狀材料是近年來(lái)新開發(fā)的一種新型層狀材料,它是由正電荷層結(jié)構(gòu)和在層中間填充負(fù)電荷的陰離子所構(gòu)成的一類層狀化合物,在催化方面具有廣泛的應(yīng)用前景[1-4]。雜多陰離子層狀材料因其具有特殊的層狀結(jié)構(gòu),在醫(yī)藥、環(huán)境以及光催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用[5-8]。近些年來(lái),工業(yè)染料廢水問(wèn)題日趨嚴(yán)重,有效降解工業(yè)染料廢水成為了研究人員密切關(guān)注的問(wèn)題。將雜多陰離子鑲嵌到粘土中制得的新型層狀材料,能夠提高其催化性能。目前,有關(guān)層狀材料降解有機(jī)染料的研究備受關(guān)注。2012年,畢博[9]通過(guò)共沉淀法合成ZnAlFe三元類水滑石化合物,并采用離子交換法將Keggin型雜多酸CoW12引入到三元類水滑石中。研究結(jié)果表明:由于雜多陰離子的引入,大大提高了其對(duì)陽(yáng)離子染料的吸附能力以及可見光催化降解染料的能力。2015年,單秋杰[10]等采用離子交換法制得以Cr2+為中心離子的層狀材料,并將其應(yīng)用于降解孔雀石綠染料,脫色效果高達(dá)98.01%; 2011年,Bi[11]等通過(guò)離子交換法將雜多陰離子[PW10Mo2O40]5-插層到Zn2Al粘土中,合成了層狀化合物HB-LDH,將其光催化降解陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán),結(jié)果顯示:與純LDH相比,層狀化合物HB-LDH具有更高的陽(yáng)離子吸附能力,其最大吸附容量達(dá)30.87 mg·g-1。到目前為止,以Cu2+為中心離子的層狀材料LDH-[Co(H2O)W11CuO39]8-應(yīng)用于降解有機(jī)染料的研究未見文獻(xiàn)報(bào)道。

        本文采用離子交換法將雜多酸鹽K8[Co(H2O)W11CuO39](1)鑲嵌到Zn2Al粘土中制得層狀材料LDH-[Co(H2O)W11CuO39]8-(2),其結(jié)構(gòu)經(jīng)IR, XRD, SEM, EDS和N2吸附-脫附與孔徑分析表征。并以2為光催化劑,降解孔雀石綠溶液,研究了其光催化性能。

        1實(shí)驗(yàn)部分

        1.1儀器與試劑

        Perkin-Elmer Nicolet-50X型紅外光譜儀(KBr壓片);Dmax- ⅢC型X-射線衍射儀;S-4300型掃描電子顯微鏡;Autosorb1型物理吸附脫附分析儀;722型光柵分光光度計(jì)。

        Zn2Al粘土按文獻(xiàn)[12]方法制備;鎢酸鈉、氯化鈷和硝酸鋁,分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;硫酸銅和硝酸鋅,分析純,天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;孔雀石綠,分析純,上海標(biāo)本模型廠;其余所用試劑均為分析純。

        (1) 1的制備

        在反應(yīng)瓶中依次加入蒸餾水100 mL和Na2WO4·H2O 18.15 g,攪拌使其溶解;用醋酸調(diào)至pH 5~6,加熱至沸騰,緩慢滴加CuSO4·5H2O 2.53 g(0.01 mol)溶液(25 mL),滴畢,反應(yīng)30 min;滴加CoCl2·6H2O 2.38 g(0.01 mol)溶液(25 mL),滴畢,用醋酸調(diào)至pH 5,反應(yīng)1.5 h;冷卻至室溫,加入KCl 12.25 g與乙醇25 mL,反應(yīng)30 min。冷卻過(guò)夜,抽濾,濾餅干燥得1。

        (2) 2的制備

        在反應(yīng)瓶中依次加入蒸餾水50 mL和Zn2Al粘土3 g,攪拌使其溶解;于室溫反應(yīng)6 h;于80 ℃反應(yīng)2 h;加入1 5 g,用醋酸調(diào)至pH 5~6,反應(yīng)6 h。抽濾,濾餅用蒸餾水洗滌,干燥得2。

        1.3光催化實(shí)驗(yàn)

        配制20 mg·L-1的孔雀石綠溶液,用醋酸調(diào)至pH 2,加入2 0.08 g,攪拌下避光反應(yīng)15 min,測(cè)孔雀石綠溶液的初始吸光度A0;紫外燈照射100 min,每隔10 min取樣,離心3 min,取上層液,測(cè)吸光度At,按下式計(jì)算脫色率:

        2結(jié)果與討論

        2.1表征

        頭。點(diǎn)擊編輯欄中的“運(yùn)動(dòng)追蹤”選項(xiàng),選擇按點(diǎn)追蹤,將跟蹤器拖動(dòng)到希望跟蹤的硬幣上,點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)追蹤按鈕,完成之后用箭頭圖片,將覆疊軌上的原始匹配素材替換即可。如果路線復(fù)雜,追蹤的時(shí)候軌跡有些偏差,還可以用匹配動(dòng)作進(jìn)行微調(diào)(見圖4)。

        (1) IR

        ν/cm-1

        由1的IR譜圖可見,CuW11的空缺位置已被引入的Co2+所占據(jù),存在Keggin結(jié)構(gòu)的4個(gè)特征吸收峰:925.53 cm-1處吸收峰為W與Od的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰;855.85 cm-1處為W與Ob的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰;793.89 cm-1處吸收峰為W與Oc的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰;449.31 cm-1處吸收峰為銅氧四面體的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。說(shuō)明1具有完整的Keggin結(jié)構(gòu)。

        (2) XRD

        圖2為Zn2Al粘土和2的XRD圖。由圖2可見,Zn2Al粘土的衍射峰強(qiáng)度較大,且峰形很尖。說(shuō)明制得的Zn2Al粘土晶相良好,具有規(guī)整的層狀結(jié)構(gòu),其001衍射峰2θ=9.856°,經(jīng)計(jì)算層間距d001為0.818 nm。表明Zn2Al粘土是典型的硝酸根離子型層狀材料。

        對(duì)比2與Zn2Al粘土的XRD圖,發(fā)現(xiàn)其001衍射峰向小角度方向移動(dòng),2θ=6.044°,經(jīng)計(jì)算層間距d001為1.33 nm,據(jù)文獻(xiàn)[13]可知,Zn2Al粘土板層的厚度為0.47 nm,故其層間高度為0.86 nm。與Keggin結(jié)構(gòu)的雜多陰離子的直徑相吻合,說(shuō)明[Co(H2O)W11CuO39]8-已經(jīng)被鑲嵌至Zn2Al粘土中,并解釋了001衍射峰的小角度移動(dòng)。

        2θ/(°)

        (3) SEM

        圖3為2的SEM圖。由圖3可見,2表面光滑,顆粒均勻,晶相良好,規(guī)整有序。說(shuō)明[Co(H2O)W11CuO39]8-已被鑲嵌到了Zn2Al粘土中,而不是簡(jiǎn)單的機(jī)器性混合。

        (4) EDS

        圖4和表1分別為2的EDS圖和元素含量??梢钥闯鰳悠分兄饕衂n, Al, Co, Cu, W與O等元素,并得出相應(yīng)元素的含量。其中Zn和Al元素來(lái)源于Zn2Al粘土,Co, Cu, W和O等元素則來(lái)源于1。實(shí)驗(yàn)所得各元素組成及其含量與2的組成基本一致,進(jìn)而說(shuō)明2為預(yù)期制備樣品。

        圖3 2的SEM圖

        圖4 2的能譜圖

        元素重量/%原子/%C7.4120.52O22.2846.29Al0.710.88K0.200.17Co0.590.33Cu0.620.33Zn58.4929.74W9.701.75總量100.00

        (5) N2吸附脫附與孔徑分析

        圖5為2的N2吸附脫附曲線與孔徑分布曲線。由圖5可見,2在0.4~1.0的N2吸附脫附等溫線呈現(xiàn)出明顯的H3型滯后環(huán),而在BDDT分類中則表現(xiàn)為IV型。隨著相對(duì)壓力P/P0的增加其吸附量也隨之增加,出現(xiàn)了H3型滯后環(huán),發(fā)生了毛細(xì)凝聚現(xiàn)象,再結(jié)合掃描電鏡所呈現(xiàn)出來(lái)的片狀外貌,可以確定2屬于典型的狹縫狀介孔材料。由孔徑分布的數(shù)據(jù)可知,2的比表面積為42.97 m2·g-1,孔徑為37.42 nm,這進(jìn)一步說(shuō)明了2為介孔材料,擁有較大的比表面積,為其提供了較多的活性位點(diǎn)。

        P/P0

        t/min

        2.2光催化性能

        分別考察了孔雀石綠溶液初始濃度、初始pH值、催化劑用量及不同催化劑對(duì)脫色率的影響。

        (1) 孔雀石綠溶液的初始濃度

        在孔雀石綠溶液初始pH值為2, 2用量為0.08 g,濃度分別為5 mg·L-1, 10 mg·L-1, 15 mg·L-1, 20 mg·L-1和25 mg·L-1條件下,進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見圖6。由圖6可見,脫色率受孔雀石綠溶液初始濃度的影響??兹甘G溶液的脫色率隨濃度增大而增加,當(dāng)初始濃度為20 mg·L-1時(shí),脫色率達(dá)到極限。而當(dāng)初始濃度超過(guò)20 mg·L-1時(shí),孔雀石綠溶液的脫色率有所下降,這是由于2的表面被大量的孔雀石綠分子占據(jù),使其不能夠吸收紫外光,減少了電子-空穴的生成,光催化活性降低。因而確定當(dāng)初始濃度為20 mg·L-1時(shí),脫色效果為最佳,脫色率98.23%。

        (2) 孔雀石綠溶液的初始pH值

        圖 7 孔雀石綠溶液的初始pH值對(duì)脫色率影響

        (3) 催化劑用量

        在孔雀石綠溶液初始濃度為20 mg·L-1,孔雀石綠溶液初始pH為2,2用量分別為0.02 g, 0.05 g, 0.08 g, 0.10 g和0.15 g條件下進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見圖8。由圖8可見,2的用量對(duì)孔雀石綠溶液的脫色率有影響,脫色率隨著2用量的增大而增大,當(dāng)2為0.08 g時(shí),它的脫色率達(dá)到極限。而當(dāng)2的用量超過(guò)0.08 g時(shí),脫色率有所下降,這是由于體系中存在大量的2分子,而使分子間碰撞的幾率增大,被激發(fā)分子失活,光催化活性減少,因而當(dāng)加入2的用量為0.08 g時(shí),脫色效果為最佳,脫色率98.07%。

        t/min

        (4) 催化劑

        在孔雀石綠溶液初始濃度為20 mg·L-1,孔雀石綠溶液初始pH值為2, 1, 2和Zn2Al粘土用量均為0.08 g條件下,進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見圖9。由圖9可見,2的脫色率98.32 %,與之相比,其雜多酸鹽1的脫色效果不佳,脫色率僅為57.79%,這是由于1鑲嵌到Zn2Al粘土當(dāng)中后,增加了其比表面積,為反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn),提高了光催化活性。而以Zn2Al粘土作為光催化劑降解孔雀石綠溶液的效果最不佳,它的脫色率僅為9.64%。綜上所述,實(shí)驗(yàn)所合成2的光催化活性明顯高于其他光催化劑。

        圖9 不同催化劑對(duì)脫色率影響

        利用直接合成法合成了具有Keggin結(jié)構(gòu)的雜多陰離子[Co(H2O)W11CuO39]8-,并將其鑲嵌到Zn2Al粘土當(dāng)中,制得層狀材料2。并以2為光催化劑,降解孔雀石綠溶液,最佳降解條件為:孔雀石綠溶液的初始濃度為20 mg·L-1,孔雀石綠溶液初始pH值為2, 2用量為0.08 g。 2作為層狀材料性能良好,有望成為一種綠色、高效的新型催化劑。

        參考文獻(xiàn)

        [1]霍彥杉,祝琳華,楊勁,等. 水滑石類陰離子型插層材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備及其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用[J].硅酸鹽通報(bào),2013,32(3):429-433.

        [3]Anandan S, Ryu S Y, Cho W J,etal. Heteropolytungstic acid (H3PW12O40)-encapsulated into the titanium-exchanged HY zeolite:A novel photocatalyst for photoreduction of methyl orange[J]. Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,2003,195(1):201-208.

        [4]錢萍萍,薛繼龍,潘國(guó)祥,等. 鋅鋁水滑石對(duì)亞甲基藍(lán)光催化降解性能[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2012,28(7):1348-1352.

        [5]倪哲明,薛繼龍. 含Cu水滑石的結(jié)構(gòu)與光催化性能[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2013,34(3):503-508.

        [6]單秋杰. LDH-[PW7Mo3Cu2O38(H20)2](M=Fe2+,Co2+,Cu2+,Ni2+和Mn2+)層狀化合物的合成、表征及催化活性[J].分子科學(xué)學(xué)報(bào),2013,29(5):430-434.[7]黃柱堅(jiān). 層狀雙氫氧化物(LDHs)復(fù)合材料的構(gòu)建及其光催化性能研究[D].廣東:華南理工大學(xué),2014.

        [8]Silva C G, Bouizi Y, Fornés V,etal. Layered double hydroxides as highly efficient photocatalysts for visible light oxygen generation from water[J].Journal of the American Chemical Society,2009,131(38):210-215.[9]畢博. 新型雜多酸類水滑石插層材料的制備和吸附、光催化性能研究[D].吉林:東北師范大學(xué),2012.

        [10]單秋杰,杜永欣,田景芝,等. 11-鎢鉻雜多陰離子層狀材料的制備和表征及其光催化活性[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2015,27(7):964-968.

        [11]Bi B, Xu L, Xu B,etal. Heteropoly blue-intercalated layered double hydroxides for cationic dye removal from aqueous media[J].Applied Clay Science,2011,54(3):242-247.

        [12]單秋杰. 過(guò)氧雜多陰離子型層柱化合物的合成、表征及催化活性[J].分子科學(xué)學(xué)報(bào),2008,24(3):210-215.

        [13]彭芋杰,許林. 雜多酸陰離子[Co2Bi2W20O70]10-柱撐水滑石光催化降解甲基橙[J].化學(xué)研究,2012,23(5):37-39.

        收稿日期:2015-09-18;

        修訂日期:2016-05-18

        基金項(xiàng)目:黑龍江省教育廳基金資助項(xiàng)目(12531776)

        作者簡(jiǎn)介:王靜(1991-),女,漢族,黑龍江大慶人,碩士研究生,主要從事取代型雜多酸鹽及其衍生物的研究。 E-mail: wangjing911120@126.com 通信聯(lián)系人: 單秋杰,碩士,教授, E-mail: shanqqjj@163.com

        中圖分類號(hào):O611.4; O643.3

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.07.15329

        Preparation and Photocatalytic Properties of 11-Tungstocuprates Ternary Heteropoly Anion Layered Materials

        WANG Jing,SHAN Qiu-jie*,CHEN Wei

        (School of Chemistry and Chemical Engineering, Qiqihar University, Qiqihar 161006, China)

        Abstract:The layered material of LDH-[Co(H2O)W11CuO39]8-(2) was prepared by ion exchange method by insertion of polyoxometallate K8[Co(H2O)W11CuO39] into Zn2Al hydrotalcite. The structure was characterized by IR, XRD, SEM, EDS and N2adsorption-desorption. The photocatalytic degration activity of 2 for degradation of malachite green solution was studied. The optimum experimental conditions were as followed: the initial concentration and pH value of malachite green solution was 20 mg·L-1and 2, respectively, the quantity of 2 was 0.08 g, the decolorization rate reached 98.32 %.

        Keywords:ternary heteropoly anion; Zn2Al hydrotalcite; layered material; preparation; malachite green; degradation; photocatalysis

        猜你喜歡
        降解制備光催化
        單分散TiO2/SrTiO3亞微米球的制備及其光催化性能
        BiOBr1-xIx的制備及光催化降解孔雀石綠
        亞硝酸鹽降解進(jìn)展研究
        金紅寶石玻璃的制備歷史與研究進(jìn)展趙毅 劉玉林
        氧化銦錫納米粒子的低溫溶劑熱法制備和上轉(zhuǎn)換發(fā)光分析
        土壤中多菌靈污染及修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        紅外光譜結(jié)合元素分析法研究SRB對(duì)煤的降解
        異種去細(xì)胞肌腱的制備及其生物相容性的實(shí)驗(yàn)研究
        上轉(zhuǎn)換熒光納米探針的制備及其在染料檢測(cè)上的應(yīng)用
        科技視界(2016年11期)2016-05-23 17:26:19
        微生物對(duì)垃圾滲濾液中胡敏酸降解和形成的影響
        科技視界(2016年7期)2016-04-01 09:39:11
        中文字幕日韩精品一区二区三区| 久久婷婷免费综合色啪| 人妻风韵犹存av中文字幕| 丝袜av乱码字幕三级人妻| 亚洲国产精品久久精品| 丰满少妇a级毛片野外| 国产午夜无码视频免费网站| 久久精品国产亚洲片| 日本精品中文字幕人妻| 亚洲啪啪视频一区二区| 特级a欧美做爰片第一次| 少妇太爽了在线观看| 麻豆国产VA免费精品高清在线| 中国黄色偷拍视频二区| 中文字幕亚洲综合久久天堂av| 末成年女a∨片一区二区| 永久黄网站色视频免费| 强d漂亮少妇高潮在线观看| 日本女优中文字幕亚洲| 久久精品中文字幕亚洲| 日韩有码中文字幕在线视频| 亚洲国产av无码精品无广告| 亚洲国产精品综合久久网各| www插插插无码视频网站| 福利视频一二区| 一区二区三区在线观看视频免费 | 男女视频在线观看一区| 欧洲vat一区二区三区| 特级毛片a级毛片免费播放| 中文人妻无码一区二区三区信息| 日韩久久久黄色一级av| 少妇一级内射精品免费| 国产一区国产二区亚洲精品| 亚洲中文字幕成人无码| 精品高潮呻吟99av无码视频| av永远在线免费观看| 91久久偷偷做嫩模影院| 国产精品成人va在线观看| 国产av日韩a∨亚洲av电影| 中文字幕av人妻一区二区| 日本区一区二区三视频|