姜 雷，譚 沖，左金龍，李俊生，劉 昊，董曉琪

(1.哈爾濱商業(yè)大學 藥學院，哈爾濱 150076；2.哈爾濱商業(yè)大學 食品工程學院，哈爾濱 150076)

隨著人們生活水平的提高，環(huán)境污染問題日益嚴峻，尤其是水污染所帶來的危害已經(jīng)嚴重影響到人們的正常生活.開發(fā)和研究一種新的清潔能源解決水污染的問題，已經(jīng)迫在眉睫[1-5].光催化技術是目前一種新型的、無害型解決環(huán)境污染的技術手段，通過光的照射將水分解成氫氣和氧氣，是解決水污染問題的有效手段之一[6-10].1972年，F(xiàn)ujishima[11]發(fā)現(xiàn)當光照射在TiO2上時，可以使水不斷地發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生氫氣，從此，拉開了光催化技術的大門.與TiO2相類似，鈦酸鍶(SrTiO3)作為一種典型的鈣鈦礦，具有化學穩(wěn)定性高、組成元素豐富等優(yōu)點，是一種很有發(fā)展前景的光催化劑[12-13].

本實驗致力于對SrTiO3制備條件的優(yōu)化，以亞甲基藍為模擬目標污染物，探討了碳酸鍶與酒石酸的比例、煅燒溫度、煅燒時間對催化反應的影響，對目前降解廢水程序復雜、成本較高等現(xiàn)狀具有重要的意義.

1 實驗儀器與實驗試劑

1.1 實驗儀器

BPJ-9023A電熱恒溫鼓風干燥箱(上海和呈儀器制造有限公司)；電子天平(沈陽亮衡天平有限公司)；250 W汞燈(上海毓美電子科技有限公司)；721型可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司)；磁力攪拌器(伊孚森生物技術有限公司)；馬福爐(上海洪紀儀器設備有限公司).

1.2 實驗試劑

酒石酸(C4H6O6)，碳酸鍶(SrCO3)，鈦酸丁酯(C16H36O4Ti)，亞甲基藍.所有試劑均為分析級純.實驗用水為蒸餾水.

2 實驗方法

2.1 SrTiO3的制備

采用溶膠凝膠法制備SrTiO3：將20 mL蒸餾水加入到100 mL燒杯中，然后取1.47 g碳酸鍶與適量酒石酸混合，在水浴溫度70 ℃的情況下攪拌20 min，配置成碳酸鍶與酒石酸的均勻混合溶液A.持續(xù)攪拌的同時，將3.4 mL鈦酸丁酯緩慢滴加到A溶液中，繼續(xù)攪拌，直至形成透明的均質(zhì)溶膠.將制備出的溶膠放置于烘箱中，80 ℃10 h，制得干凝膠.再將干凝膠置于坩堝中，放入馬弗爐中煅燒，并自然冷卻至室溫，將所得的白色粉末在瑪瑙研缽中研磨，即為SrTiO3.

2.2 亞甲基藍的配置

取1 g亞甲基藍粉末置于1 000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至標線，得到1 000 mg/L的亞甲基藍溶液.用移液管從中取出10 mL 亞甲基藍溶液至1 000 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至標線，得到10 mg/L的亞甲基藍溶液.以此類推制作出2、4、6、8 mg/L的亞甲基藍標準溶液.亞甲基藍在可見光區(qū)的最大吸收波長為660 nm，將722分光光度計在660 nm處調(diào)整吸光度為0，取2～10 mg/L的標準溶液，測量其吸光度.實驗數(shù)據(jù)見表1，標準曲線見圖1.

表1 標準曲線數(shù)據(jù)

圖1 亞甲基藍標準曲線

由表1及圖1可知，亞甲基藍質(zhì)量濃度與660 nm處吸光度呈正相關，線性方程為：

y=0.069C-0.009(R2=0.999 1)

其中：y為吸光度，C為亞甲基藍質(zhì)量濃度.光降解率為：

光降解率(R)=

以此光降解率體現(xiàn)SrTiO3的光催化活性.

2.3 實驗方法

將定量的SrTiO3粉末加入到亞甲基藍溶液中，在光照射前將混合溶液在黑暗中均勻混合30 min，達到吸附平衡之后在250 W汞燈的照射，每隔2 h取部分混合溶液至離心管中離心，取上清液測量其吸光度值，根據(jù)亞甲基藍的吸光度變化分析降解情況.

3 實驗結果和討論

3.1 碳酸鍶與酒石酸的比例對光催化反應的影響

在250 W汞燈照射10 h、亞甲基藍溶液的質(zhì)量濃度為5 mg/L、溫度在室溫情況下進行實驗，探討碳酸鍶與酒石酸不同比例對光催化性能的影響，實驗結果如圖2所示.

圖2 碳酸鍶與酒石酸不同比例降解圖

由圖2可知，碳酸鍶與酒石酸的比例從1∶3開始逐漸增大，當比例達到1∶4時的光催化效率達到最高，隨后光催化效率又開始下降.這說明光催化反應存在一個最佳值[14-15]，當碳酸鍶與酒石酸的比例為1∶4時，光催化性能達到最佳.

3.2 煅燒溫度對光催化反應的影響

在250 W汞燈照射10 h、亞甲基藍溶液的質(zhì)量濃度為5 mg/L、碳酸鍶與酒石酸的比例為1∶4、溫度在室溫情況下進行實驗，探討不同煅燒溫度對光催化性能的影響，實驗結果如圖3所示.

圖3 不同煅燒溫度的降解圖

由圖3可知，隨著煅燒溫度的升高，SrTiO3的降解效率逐漸增強，在700 ℃時達到最佳.隨著煅燒溫度的繼續(xù)升高，SrTiO3的降解效率逐漸下降.由此可見，SrTiO3的最佳制備溫度為700 ℃，此時光催化反應性能達到最佳.

3.3 煅燒時間對光催化反應的影響

在250 W汞燈照射10 h、亞甲基藍溶液的質(zhì)量濃度為5 mg/L、碳酸鍶與酒石酸的比例為1∶4、煅燒溫度700 ℃、在室溫情況下進行實驗，探討不同煅燒時間對光催化性能的影響，實驗結果如圖4所示.

圖4 不同煅燒時間的降解圖

由圖4可知，煅燒時間對SrTiO3的降解效率影響較大，隨著煅燒時間的延長，SrTiO3的降解效率逐漸增強，且在煅燒時間為2.0 h時達到最佳值后又逐漸下降，說明煅燒時間的最佳值為2.0 h，此時的SrTiO3光降解效率達到最佳.

4 結 論

1)通過單因素實驗獲得了制備SrTiO3的最佳條件:碳酸鍶與酒石酸的比例為1∶4、煅燒溫度為700 ℃、煅燒時間為2 h，此時的SrTiO3光催化性能達到最佳.亞甲基藍質(zhì)量濃度為5 mg/L，10 h的去除率約為60.7 %.

2)對SrTiO3制備條件的優(yōu)化有助于改善目前SrTiO3制備程序復雜，且成本較高等現(xiàn)狀具有重要的意義.