TiO - 2、ZnO复合粉体光催化性能研究

湖南人文科技学院毕业论文

图2-3-4 掺杂5%组粉体激光粒度分析结果

图2-3-5 掺杂10%组粉体激光粒度分析结果

图2-3-6 掺杂15%组粉体激光粒度分析结果

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图2-3-7 掺杂20%组粉体激光粒度分析结果

由以上各图综合对比分析可知，实验制备的不同掺杂比例TiO2/ZnO粉体粒径分布较为均匀，都为微米级粉体，未掺杂组粉体具有相对较宽的粒径分布范围，且存在一部分粒度极小颗粒，而掺杂后的粉体的粒径分布范围比未掺杂组要窄，粒度极小颗粒明显减少。出现这些结果的原因是多方面的：

采用溶胶-凝胶法在液相环境下制备粉体颗粒，成核对最终产物的粒径分布起重要作用。未掺杂组粉体的制备，化学反应速率快，温度变化对成核速率的影响并不显著，随着温度的升高，小粒子之间的碰撞加剧，颗粒聚集速率增大，同时粒子表面单分子外延和表面反应速率加快，从而使粒径增大，分布变宽。反应物的浓度越高，液相中粒子的数目浓度越大，粒子的聚集和表面反应速率越快，从而导致生成颗粒的粒径越大，粒径分布越宽。对于掺杂组粉体，掺杂成分也会出现成核的现象，当掺杂成分的成核速率大于TiO2的成核速率时，会进入快速成核阶段，瞬间形成大量晶核，通过快速成核阶段以及随后的生长过程，此过程中小粒子生长较快而大粒子生长较慢，也正因如此得到了粒度比较均匀的产物。

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湖南人文科技学院毕业论文 3 TiO2/ZnO粉体光催化降解甲基橙溶液

3.1 TiO2/ZnO粉体光催化降解甲基橙溶液机理

当TiO2/ZnO粉体受到光照的辐射后，处于价带的电子就被激发到导带，使价带生成空穴（h+），空穴h+本身是强氧化剂，将吸附在TiO2/ZnO粉体颗粒表面的OH-和H2O分子氧化生成羟基自由基(·OH)、超氧离子基(·O2-)、(·OOH)自由基,这些氧化性很强的活泼自由基可以氧化周围的甲基橙分子，通过一系列的氧化过程，最终将甲基橙氧化成为CO2和H2O，完成对甲基橙的光催化降解。在这个过程中，由于甲基橙具有两种不同的结构，中性和碱性条件下为偶氮式结构，酸性条件下为醌式结构，所以光催化降解甲基橙存在两个不同的降解历程：偶氮式降解和醌式降解，在同一pH条件下，这两个历程都有可能发生。

图3-1-1 甲基橙的偶氮式降解

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图3-1-2 甲基橙的醌式降解

3.2 实验部分

3.2.1 主要试剂及仪器

表3-2-1 主要试剂

试剂名称 甲基橙 C14H14N3NaO3S 硫酸 H2SO4 氢氧化钠 NaOH

纯度 分析纯 分析纯 分析纯

生产厂家 沈阳市试剂三厂

衡阳市凯信化工试剂有限公司 湖南汇虹试剂有限公司

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