光催化剂cu2o的合成及其催化还原铬(vi)的性能(附件)
随着我国采矿业和冶炼业的迅猛发展，极大的改善了国民的日常生活，但也直接导致了重金属污染事件的爆炸式增长。与众多有机污染物不同，重金属不能被降解。由于工业废水的大量排放，可以参与水循环，反而会通过食物链不断放大，积累到一定程度产生毒性。本文研究的铬虽属于必需微量元素，但六价铬毒性很大，且具有明显的致癌作用。因此必需控制其在自然环境中的浓度，光催化技术是一种不错的处理方法。本文以高温水热合成法合成的Cu2O为光催化剂，探究其对六价铬溶液的催化还原性能。改变合成条件最终筛选出效果最佳的样品并对最佳样品做光催化条件变化的探究。结果表明，Cu2O降解六价铬的效果较好，最佳样品还原六价铬可达99.34 %，基本可以满足处理铬污染方面的应用。本文中六价铬以铬(VI)方式简化。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 引言1
1.1 铬污染及治理方法1
1.2 光催化反应2
2 实验方法3
2.1 试剂与仪器3
2.2 实验材料制备3
2.2.1 样品Cu2O的制备3
2.2.2 TEA实验浓度的制备3
2.2.3 铬(VI)原液及实验浓度3
2.3 光催化反应4
2.4 催化性能检验4
3 实验结果及分析4
3.1 不同合成条件下样品的光催化性能4
3.1.1 光催化性能比较4
3.1.2 最佳样品的筛选5
3.2 筛选出的最佳样品表征5
3.2.1 SEM表征5
3.2.2 XRD表征6
3.3 最佳样品在不同光催化条件下的性能比较6
3.3.1 变量为pH的比较7
3.3.2 变量为催化剂量的比较7
3.3.3 变量为酒石酸量的比较8
4 讨论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
9
4.1 最终结论 9
4.2 未来的展望 9
致谢9
参考文献10
附录 不同合成条件的样品11
光催化剂Cu2O的合成及其催化还原铬(VI)的性能
引言
1 引言
1.1 铬污染及治理方法
我国改革开放以来，采矿业和冶炼业发展迅猛，在改善我们日常生活的同时，也产生了大量的重金属废水。重金属不能被降解，却可因水循环进入生物链，积累到一定程度产生毒性[1]。由于环保意识欠缺等原因，长期以来都没有得到重视，也曾引发多起重大灾难。对于我国来说，主要的重金属污染有五种(铬镉铅汞砷)，其中就包括有铬污染。铬元素是一种人体必需微量元素，主要有正三和正六价两种价态，以正三价最稳定[2]。然而，这两种主要价态均有毒性，且六价铬毒性远大于三价铬，具有明显的致癌作用[3]。因此必需控制六价铬在自然环境中的浓度，目前常用的方法归纳起来主要有生物法、物理法和化学法。
生物法是一种通过生物菌体絮凝吸附功能和生物富集作用的方法，因为性价比比较经济，是当前处理水体重金属污染最好的方法。但生物法对营养值、pH值、温度等都有苛刻的要求，且对有些生物监管不佳易引起生物污染或物种入侵，需进行严格的环境安全性检查和评估。铬(VI)的生物吸附机理可能存在两方面作用：一是物理过程静电作用，二是化学过程氧化后还原作用[4]。张学洪等[5]的研究发现一种禾本科植物李氏禾对铬污染防治具有良好前景。此外，根据最新研究，某些细菌和藻类对水中铬离子的去除也具有优异的性能[6]。
物理法是将重金属用物理方法从水相转移到另一相中。此法比较简单，操作方便，处理效率也比较高。但后续操作比较繁琐，且处理不当易造成二次污染，也牵扯到经济成本问题。常见的方法主要有客土换土翻土法[7]、吸附法[8]、物理化学修复法[9]等。吸附法是物理法中最常见的防治方法，吸附法中以活性炭为主。纪智玲等[10]研究活性炭与改性活性炭时发现其对六价铬吸附效果较好，HNO3改性活性炭优于传统活性炭，具有一定的经济价值。叶瑛等[11]研究几种层状物，发现LDO(双金属氧化物)对六价铬具有较好的吸附性能，性价比比较高。
化学法利用化学反应将某些难以降解、高毒性的重金属离子转化为其余价态、低毒性物质，从而达到对重金属的治理。常用的方法有电化学法、氧化法[12]等。具有处理条件温和、处理效率高等优点，具有很好的应用前景。但往往成本比较高、能耗大以及副反应存在严重等缺点。张国春等[13]设计铁屑固定床反应器，对铬废水去除率很高而且较为经济。
1.2 光催化反应
光催化技术是20世纪70年代开始兴起的一门环保技术。主要应用于污染物的处理上，有机污染物如染料废水、农药废水、表面活性剂等的降解处理，也可应用于重金属污染物如铬(VI)的还原等方面[14]。利用光催化剂材料在光照下表面能受激活化的特性，有效的氧化还原污染物。由于可直接利用太阳能在室温下发生反应比较经济，处理效率高，是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。
光催化剂是光催化技术的核心。目前比较常用的光催化剂是半导体光催化剂如TiO2、Cu2OTiO2键合等。虽然已经证明许多半导体材料都具有光催化活性，但大多数活性比较低、易被光腐蚀等原因尚不能直接应用。目前比较常用的是TiO2，但也具有量子效率低等缺点。因此对光催化材料的研究也是光催化技术的重点和难点。
在本文之前有许多光催化剂探究方面的文献，在实验设计时也参考过与本实验相类似的文献内容。刘淼等[15]在利用光催化剂ZnO/TiO2处理含铬废水时，探究得到的最佳pH为2.50，最佳催化剂量为0.005 g/mL。葛霖[16]的文献指出，铬(VI)的还原反应对pH很敏感，最适宜的pH在36之间，吸附在TiO2颗粒表面上的铬(VI)几乎全部还原。姜淑娟等[17]研究了TiO2衍生物、石墨碳氮化物(gC3N4)等对重金属铬的去除效果。结果表明其在一定程度上显现了良好的催化性能，通过杂原子的掺杂可改善光催化吸收特性，是未来光催化发展的道路之一。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 引言1
1.1 铬污染及治理方法1
1.2 光催化反应2
2 实验方法3
2.1 试剂与仪器3
2.2 实验材料制备3
2.2.1 样品Cu2O的制备3
2.2.2 TEA实验浓度的制备3
2.2.3 铬(VI)原液及实验浓度3
2.3 光催化反应4
2.4 催化性能检验4
3 实验结果及分析4
3.1 不同合成条件下样品的光催化性能4
3.1.1 光催化性能比较4
3.1.2 最佳样品的筛选5
3.2 筛选出的最佳样品表征5
3.2.1 SEM表征5
3.2.2 XRD表征6
3.3 最佳样品在不同光催化条件下的性能比较6
3.3.1 变量为pH的比较7
3.3.2 变量为催化剂量的比较7
3.3.3 变量为酒石酸量的比较8
4 讨论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
9
4.1 最终结论 9
4.2 未来的展望 9
致谢9
参考文献10
附录 不同合成条件的样品11
光催化剂Cu2O的合成及其催化还原铬(VI)的性能
引言
1 引言
1.1 铬污染及治理方法
我国改革开放以来，采矿业和冶炼业发展迅猛，在改善我们日常生活的同时，也产生了大量的重金属废水。重金属不能被降解，却可因水循环进入生物链，积累到一定程度产生毒性[1]。由于环保意识欠缺等原因，长期以来都没有得到重视，也曾引发多起重大灾难。对于我国来说，主要的重金属污染有五种(铬镉铅汞砷)，其中就包括有铬污染。铬元素是一种人体必需微量元素，主要有正三和正六价两种价态，以正三价最稳定[2]。然而，这两种主要价态均有毒性，且六价铬毒性远大于三价铬，具有明显的致癌作用[3]。因此必需控制六价铬在自然环境中的浓度，目前常用的方法归纳起来主要有生物法、物理法和化学法。
生物法是一种通过生物菌体絮凝吸附功能和生物富集作用的方法，因为性价比比较经济，是当前处理水体重金属污染最好的方法。但生物法对营养值、pH值、温度等都有苛刻的要求，且对有些生物监管不佳易引起生物污染或物种入侵，需进行严格的环境安全性检查和评估。铬(VI)的生物吸附机理可能存在两方面作用：一是物理过程静电作用，二是化学过程氧化后还原作用[4]。张学洪等[5]的研究发现一种禾本科植物李氏禾对铬污染防治具有良好前景。此外，根据最新研究，某些细菌和藻类对水中铬离子的去除也具有优异的性能[6]。
物理法是将重金属用物理方法从水相转移到另一相中。此法比较简单，操作方便，处理效率也比较高。但后续操作比较繁琐，且处理不当易造成二次污染，也牵扯到经济成本问题。常见的方法主要有客土换土翻土法[7]、吸附法[8]、物理化学修复法[9]等。吸附法是物理法中最常见的防治方法，吸附法中以活性炭为主。纪智玲等[10]研究活性炭与改性活性炭时发现其对六价铬吸附效果较好，HNO3改性活性炭优于传统活性炭，具有一定的经济价值。叶瑛等[11]研究几种层状物，发现LDO(双金属氧化物)对六价铬具有较好的吸附性能，性价比比较高。
化学法利用化学反应将某些难以降解、高毒性的重金属离子转化为其余价态、低毒性物质，从而达到对重金属的治理。常用的方法有电化学法、氧化法[12]等。具有处理条件温和、处理效率高等优点，具有很好的应用前景。但往往成本比较高、能耗大以及副反应存在严重等缺点。张国春等[13]设计铁屑固定床反应器，对铬废水去除率很高而且较为经济。
1.2 光催化反应
光催化技术是20世纪70年代开始兴起的一门环保技术。主要应用于污染物的处理上，有机污染物如染料废水、农药废水、表面活性剂等的降解处理，也可应用于重金属污染物如铬(VI)的还原等方面[14]。利用光催化剂材料在光照下表面能受激活化的特性，有效的氧化还原污染物。由于可直接利用太阳能在室温下发生反应比较经济，处理效率高，是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。
光催化剂是光催化技术的核心。目前比较常用的光催化剂是半导体光催化剂如TiO2、Cu2OTiO2键合等。虽然已经证明许多半导体材料都具有光催化活性，但大多数活性比较低、易被光腐蚀等原因尚不能直接应用。目前比较常用的是TiO2，但也具有量子效率低等缺点。因此对光催化材料的研究也是光催化技术的重点和难点。
在本文之前有许多光催化剂探究方面的文献，在实验设计时也参考过与本实验相类似的文献内容。刘淼等[15]在利用光催化剂ZnO/TiO2处理含铬废水时，探究得到的最佳pH为2.50，最佳催化剂量为0.005 g/mL。葛霖[16]的文献指出，铬(VI)的还原反应对pH很敏感，最适宜的pH在36之间，吸附在TiO2颗粒表面上的铬(VI)几乎全部还原。姜淑娟等[17]研究了TiO2衍生物、石墨碳氮化物(gC3N4)等对重金属铬的去除效果。结果表明其在一定程度上显现了良好的催化性能，通过杂原子的掺杂可改善光催化吸收特性，是未来光催化发展的道路之一。
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