二氧化钛光催化实验数据处理

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1、五、实验数据处理与分析（一）XRD表征锐钛矿型二氧化钛结构图一实验测得TiO2的XRD谱图 参照锐钛矿和金红石的PDF卡片，对TiO2的结晶情况进行分析:TiO2Tilr liuni OwideHef： Calculafsd frarn ICSO usirinFTlkvO-l?*. 11387JRc=F: B urdctl J.Kct-al.r J. Am. Chan. Goc., 109, 3639 19S7JI 6B342 k OOQ21 h 20323 *26 1* 君In4 D 6 s 2 s KT店 3 &S .F 7 AaTaBa最03175.237G_1OaI 1342051 k

2、 0-00-10 O15 H la- JI o- .1 2 2Mlf 92029854 9E3745E nt5 1 2 n25.325 罪如H 37.041 30.601 48.07+ 53.S5Z 55.10图二锐钛矿的PDF卡片Tia.9302Tkanium OxideRef: Calcu la tad 而a iCSD u 血g PUWD-12t+Ref: S anchezr E et al.rJ. Solid Slate Clrem , 122, 309 199&JzJ.lk L国a27,4593S.10439.22341.26944.08154.36456 67601P5l商 h kS

3、99 11。399 1 0 1=54 2 0 q1 钢 1 1 1 4 2 1 fl 444 2 1 1 131 2 2 fl4混Int462,湖创G41O5565565569.0S4HCG9S51G774 4 A)2由 i u i：ns%2旷违IrH-f h k 176.53713：02尊四4921282.41424321&4.K31740Q8?.58741089.62040222图三金红石的PDF卡片由图分析：锐钛矿的特征峰出现在20=25.325, 37.841, 48.074；红金石的特征峰出现在 20=27.459, 36.104, 54.364。与所测的试样的图谱对比分析，可得：6

4、00C时TiO2结晶谱图 与锐钛矿的PDF卡片吻合，相对应的特征峰分别出现在20=25.04, 37.54, 47.84的位置， 同时也有少量的金红石型TiO2，相应的特征峰分别出现在20=27.16, 35.86, 54.84，但是对 比出现在20=25.04和27.16两个位置的峰高，可以看出金红石型的二氧化钛量比较少，故 600C时，TiO2结晶为较纯的锐钛矿，略有一些金红石型二氧化钛存在。(二)紫外吸收光谱法表征锐钛矿型二氧化钛的光催化能力空白组1.根据朗伯-比尔定律：A=kcd根据在t=0时的吸光度，以及亚甲基兰溶液的c0值，可以求出亚甲基兰溶液的消光系数k： T=0 时，A=1.1

5、84, c0=6mg/L=0.006g/L, d=1cm 所以，k=197.33L/(g cm)将求出的消光系数k值，代入公式，求出各时刻的溶液浓度。如表一所示。t(min)Ak(L g-1 cm-1)c0(g/L)d(cm)c(g/L)c/c0(c0-c)/c001.184197.330.00610.00601.00000.0051.139197.330.00610.00580.96200.04101.032197.330.00610.00520.87160.13150.937197.330.00610.00470.79140.21200.852197.330.00610.00430.719

6、60.28250.764197.330.00610.00390.64530.35表一空白组紫外吸收光谱的数值2.作图表征：(1)以c/c0为纵坐标(即对浓度做了归一化处理)，时间t为横坐标作图，可以看出，亚甲 基蓝溶液随着时间的增长，其浓度变化情况，如图四所示。1.051.0C0.950.9C0.750.700.65520250.8500.8000.601015time (min)图四亚甲基蓝溶液浓度随时间的变化分析：对测得的六点进行直线拟合，可以看出，随着时间的增长，由于在汞灯照射下光解， 亚甲基蓝的浓度呈线性降低。40%35%30%25%0 20%15%10%5%0%-5%05101520

7、25（2）以（c0-c）/c0为纵坐标，以时间t为横坐标作图，可以看出亚甲基蓝的光降解效率。 如图五所示。time (min)图五 亚甲基蓝的降解效率分析：从图中可以看到，随时间增加在汞灯照射下，亚甲基蓝光解的效率呈线性增长，在照 射25min后，效率达到35%40%。实验组首先，测得在暗处理前，吸光度A=1.254，在暗处理30min后，测得吸光度A=1.254，所以 证明，亚甲基蓝的降解不是二氧化钛物理吸附的作用。1.根据朗伯-比尔定律：A=kcd根据在t=0时的吸光度，以及亚甲基兰溶液的c0值，可以求出亚甲基兰溶液的消光系数k：T=0 时，A=1.254，c0=6mg/L=0.006g/

8、L，d=1cm所以，k=209L/(g cm)将求出的消光系数k值，代入公式，求出各时刻的溶液浓度。如表二所示。t(min)Ak(L g-1 cm-1)c0(g/L)d(cm)c(g/L)c/c0(c0-c)/c001.2542090.00610.00601.00000.000051.0452090.00610.00500.83330.1667100.4992090.00610.00240.39790.6021150.1712090.00610.00080.13640.8636200.0422090.00610.00020.03350.9665250.0192090.00610.00010.0

9、1520.9848表二实验组紫外吸收光谱的数值2.作图表征：(1)以c/c0为纵坐标(即对浓度做了归一化处理)，时间t为横坐标作图，可以看出，亚甲 基蓝溶液随着时间的增长，其浓度变化情况，如图六所示。00510152025time (min)图六亚甲基蓝溶液浓度随时间的变化分析：对测得的六点进行曲线拟合，可以看出，随着时间的增长，由于在汞灯照射下光解， 亚甲基蓝的浓度呈非线性降低，并且随着时间增长，降解速度逐渐减缓，在20min后，基 本已经完全降解，降解速度也趋于停滞。100%* (c -c)/c亚甲基蓝在TiO光催化下的降解效率80%60%40%20%0%1015time (min)202

10、5（2）以（c0-c） /c0为纵坐标，以时间t为横坐标作图，可以看出亚甲基蓝的光降解效率。 如图七所示。图七 亚甲基蓝在二氧化钛光催化下的降解效率分析：从图中可以看到，随时间增加在汞灯照射下，亚甲基蓝光解的效率呈非线性增长，在 照射25min后，效率已经接近100%。两组对照将空白组和实验组的c/c0t和（c0-c）/c0t图像放在一个坐标系中对比：time (min)图八 亚甲基蓝溶液浓度随时间的变化对比time (min)图九 亚甲基蓝在二氧化钛光催化下的降解效率对比分析：根据图八、图九实验组与空白组降解效率和速度的对比，在25min的降解时间下， 加入催化剂的实验组的c/c0t的斜率更大，在25min时，亚甲基蓝的浓度剩余浓度对比也非 常明显，在降解相同的时间下，实验组的降解效率明显高于空白组，并且在25min时，实 验组已经接近100%，而空白组不到40%。因此，可以得出结论，在加入锐钛矿型二氧化钛 光催化剂的情况下，不但可以加快降解速度，而且可以明显提高降解效率。