纳米氧化亚铜的制备及光催化降解苯酚的实验研究

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1、学校代号11799学号2006600007分类号X5密级硕士学位论文论文题目：纳米氧化亚铜的制备及光催化降解苯酚的实验研究论文作者：李岚华指导教师姓名、职称：傅敏教授学科专业：环境工程研究方向：水污染控制理论与技术学位授予单位：重庆工商大学论文提交日期：2009年6月1日答辩日期：2009年6月5日2009年6月1日学校代号：11799学号：2006600007密级：保密重庆工商大学硕士学位论文纳米氧化亚铜的制备及光催化降解苯酚的实验研究学位申请人姓名：李岚华导师姓名及职称：傅敏培养单位：环境与生物工程学院专业名称：环境工程论文提交日

2、期：2009年6月1日论文答辩日期：2009年6月5日答辩委员会主席：张云怀IIIII摘要含酚废水的光催化降解研究在国内外的光催化水处理研究中都较普遍。并且随着该技术的不断发展，以及对含酚废水各种处理方法的深入研究，光催化降解含酚废水是一种潜在的可行方法。本文在常压和水热条件下以HAc-NaAc溶液为缓冲体系，分别用葡萄糖和水合肼还原硫酸铜制备出了纯净的氧化亚铜，以及掺铁的氧化亚铜。采用化学分析、荧光光谱分析、X-射线衍射等测试手段对样品进行了表征，确定了在常压和水热条件下制备氧化亚铜的最佳反应条件。通过液相还原法合成了掺铁的纳米Cu

3、2O，用X射线衍射（XRD）和差热分析（DSC）对合成的纳米Cu2O结构进行了表征。结果表明，合成的Cu2O为纳米级材料，Cu2O粉体和掺铁1%的Cu2O平均粒径分别为51.1nm和46.4nm。DSC实验分析表明，500℃以后DSC曲线上不再有明显的放热峰，表明此条件下的样品均已基本较稳定。纯Cu2O和Fe掺杂的Cu2O的热稳定性变化温度均在240℃左右，掺杂对Cu2O的热稳定性影响较大。无论掺铁与否，本文通过液相还原法制备的催化剂粉体在常温下（小于40℃）的稳定性能均较好。以低浓度含酚废水为处理对象，以纯的纳米Cu2O及掺铁纳米C

4、u2O为光催化剂，在可见光的照射下，考察了光催化反应时间、处理时间、催化剂的添加量、溶液初始pH、催化剂重复使用、不同光源对苯酚降解率的影响。暗反应和空白试验说明，单纯的光催化剂（只加催化剂Cu2O，不光照），或者单纯的光照（只光照，不加催化剂Cu2O）都不能进行光催化氧化反应。光催化反应必须在光催化剂存在下进行光照才能发生反应。结果表明，铁的掺杂量为1%时，得到的纳米Cu2O的光催化活性最高，苯酚6h降解率达到61.3%，TOC去除率达50.5%。用纯纳米Cu2O催化剂时，苯酚降解率最大对应的反应时间为8小时，降解率达64.6%。继

5、续延长反应时间，苯酚降解率反而在降低。其降解动力学方程符合动力学一级反应。对20mg/L的苯酚溶液，催化剂添加量为0.5g/L时苯酚的降解率最高。酸性条件下的降解率要明显高于碱性环境，取反应时间为5小时，100W钨丝白炽灯照射，此时在pH＝5时苯酚的降解率最高，纯氧化亚铜对苯酚降解率最高达40.6%，掺铁氧化亚铜对苯酚去除率最高达44.2%。曝气对光催化反应也具有显著的影响。因此在实际操作中考虑对反应体系适当地曝气，并逐步增加曝气量，提高催化剂与苯酚溶液的混合状况，提高溶液中氧气的浓度，促进·OH的产生量和加快羟基化过程。在本实验体系

6、中，光催化氧化处理20mg/L的苯酚溶液，加入4个曝气头处理效果最好，处理效率为62.8%。另外，对比太阳光、紫外光、白炽灯、日光灯分别对苯酚的降解情况，取反应时间为3小时发现当光源为200W的白炽灯时苯酚的降解效果最好，降解率为19.8%，其中掺杂1%的Fe-Cu2O光催化效果仍然优于纯的Cu2O，呈现稳定的实验规律。IV光催化氧化处理苯酚废水的效果比较显著，通过对其影响因素进行系统研究，得出了许多有实用性的结论，有助于进一步探索提高光催化氧化反应的方法和途径，对实际有机废水处理有很好的指导作用。关键词：液相还原法纳米Cu2O光催化

7、苯酚VAbstractThepollutedsewagewatercontainingphenolistheproblemtobesolvedtodayeitherathomeoraborad.Andalongwiththedevelopmentofthedegradationtechologytowardthiskindofwater,theusageofsunlightalongthedegradationprocesswiththehelpofcupprousoxideisbecomingmoreandmorepopular.I

8、nthispaper,thebuffersolutionofaceticacidandsodiumacetate（HAc-NaAc）wasusedtoadjustthevalveofpH.Inthebuffersyste