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摘 要

改革开放三十年来，随着中国经济的发展，而与之伴随着的，就是各种污染问题，亚甲基蓝对水质之污染就是其中一个非常重要的环境问题，各国科学家对之也有很广泛之研究。本文使用纳米氧化锌粉体作为光催化剂，采用亚甲基蓝溶液为水中污染物的代表物质，采用光催化技术来降解亚甲基蓝溶液。

利用纳米氧化锌作光催化剂，以汞灯作为光源，功率控制在300w,在室温下，对亚甲基蓝进行光催化降解研究。分别研究了纳米氧化锌在不同亚甲基蓝浓度下之催化效果，不同反应时间对实验结果之影响，催化剂用量对实验结果之影响，以及催化剂的重复使用效果，从而综合评价该催化剂之性能。研究表明：纳米氧化锌粉体光催化降解亚甲基蓝溶液的最佳实验条件为：催化剂的使用量在50mg，光照时间为90min，亚甲基蓝溶液的浓度为6mg/L。纳米氧化锌催化剂具有较好的稳定性。

关键词：亚甲基蓝 纳米氧化锌 光催化降解 催化剂

Photocatalytic degradation of methylene blue by nanometer ZnO powders

Abstract

In the past 30 years of reform and opening up, the development of China's economy has been accompanied by a variety of pollution problems. The pollution of water quality by methylene blue is one of the most important environmental issues. Scientists from all over the world also have extensive research.In this paper, nano-zinc oxide powder is used as a photocatalyst, methylene blue solution is used as a representative substance of pollutants in water, and photocatalytic technology is used to degrade methylene blue solution.

The photocatalytic degradation of methylene blue was studied using nano-ZnO as photocatalyst and mercury lamp as light source with power control at 300W. The catalytic effects of nano-zinc oxide at different concentrations of methylene blue, the influence of different reaction times on the experimental results, the influence of the amount of catalyst on the experimental results, and the effect of repeated use of the catalyst were studied, and the performance of the catalyst was comprehensively evaluated.Studies have shown that nano-ZnO photocatalyst has a good catalytic effect on the degradation of methylene blue. The optimum experimental conditions for the photocatalytic degradation of methylene blue by nano-ZnO powders were as follows: the amount of catalyst used was 50 mg, the irradiation time was 90 min, and the concentration of methylene blue solution was 6 mg/L. The ZnO catalyst had a good stability.

Key Words：Methylene blue；Nano zinc oxide；Photocatalytic degradation； Catalyst

目 录

摘 要 I

ABSTRACT I

第一章 文献综述

1.1 绪论 1

1.2 氧化锌的结构及性质 2

1.3 半导体的光催化机理 2

1.4 氧化锌的光催化机理 3

1.5 纳米氧化锌的光催化应用 4

第二章 实验部分 7

2.1试剂与仪器 7

2.1.1试验试剂 7

2.1.2实验仪器 7

2.2最大吸收波长的确定 7

2.3 标准曲线的绘制 8

2.4光催化反应实验 9

2.4.1 反应时间的影响 9

2.4.2 亚甲基蓝初始浓度对降解率的影响 10

2.4.3 催化剂用量对亚甲基蓝降解率的影响 10

2.4.4 催化剂的重复实验效果 11

第三章 结果与讨论 12

3.1反应时间的影响 12

3.2亚甲基蓝浓度的影响 12

3.3 催化剂用量的影响 13

3.4催化剂的重复使用效果 14

第四章 结论 16

参考文献 17

致 谢

第一章 文献综述

1.1绪论

在21世纪甚至更远的未来，如何解决生态环境污染的防治问题成为政府、企业、科学界的重中之重。便捷安全、经济高效、简单且可行之有效的光催化降解技术，将自然界丰富存在的光能转换成化学能和电能来加以利用，是一个生成无毒无害物质的过程。不仅不会造成二次污染，而且能够节约能源。这是一种快速，且可行的环保绿色技术。国内外均有大量文献研究了通过光催化处理有害废水（含重金属和有机化合物）以及各种参数如pH，光强度，溶解氧等的影响。此外，还有讨论用于此过程的各种光反应器的设计特点和效率。还包括一些关于光催化系统经济分析的研究。可以得出结论，光催化过程适用于家居用水和工业废水以及实验废水的处理。此外，收集阳光的能量用于光反应将使其成为更清洁和更具成本效益的处理方法。

对于纳米ZnO的光催化剂应用，已有大量的研究报道。例如，姚婷等人^[1]研究了铁掺杂纳米ZnO对于亚甲基蓝催化的可行性，合尼古丽•吾斯曼等人^[2]更是对其光催化性能进行了研究，郑敏等人^[3]则是对掺杂氮的纳米ZnO的性能进行了研究。李平等人^[4]采用一步水热法制备出具有分级结构的麦穗状ZnO。江苏大学毛洪凯等人^[5]采用两步法，制备了Zn0/ZnFe204磁性纳米复合物，该复合物具有可见光催化活性。

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