摘 要

苯及其衍生物，这些污染物对人类健康，安全以及环境构成重大的潜在危害。降解这些污染物有很多方法，但是光催化降解法最为典型，由于它的高效、降解彻底等显著特点而成为保护、治理环境的一种方法。我们这篇论文主要以ZnO为光催化剂，对对硝基苯胺溶液使用光催化降解的办法进行实验研究。

以汞灯作为光源，功率控制在300w，在室温下，进行了纳米ZnO粉体光催化降解对硝基苯胺的研究。探讨了对硝基苯胺浓度、ZnO用量、反应时间和ZnO重复使用等对光催化降解对硝基苯胺的影响。通过我们实验研究可以得到以下结论，在紫外光照射下，对硝基苯胺浓度为10mg/L，催化剂用量为0.0750g(1.5g/L)，室温下光照反应为2.5h，催化降解效果最好。纳米氧化锌在重复使用4次后的光催化活性降低很少。实验结果表明光催化降解对硝基苯胺是可行的。

关键词：光催化降解 对硝基苯胺 纳米ZnO

Photocatalytic degradation of p-nitroaniline by nanometer ZnO powders

Abstract

Benzene and its derivatives, these pollutants pose significant potential hazards to human health，safety and the environment. There are many methods for degrading these pollutants, but photocatalytic degradation is the most typical method. Due to its high efficiency and thorough degradation, it is a method to protect and treat the environment. In this paper, we mainly use ZnO as a photocatalyst to study the photocatalytic degradation of p-nitroaniline solution.

Mercury lamp was used as a light source, and the power was controlled at 300 W. At room temperature, the photocatalytic degradation of p-nitroaniline by nano-ZnO powder was studied. The effects of p-nitroaniline concentration, ZnO content, reaction time and repeated use of ZnO on photocatalytic degradation of p-nitroaniline were discussed. Through our experimental study, we can get the following conclusions under UV light irradiation.The p-nitroaniline concentration is 10mg/L and the amount of catalyst is 0.0750g (1.5g/L), the catalytic degradation is the best for 2.5 h at room temperature in UV irradiation. The photocatalytic activity of nano-zinc oxide only decreased a little after repeated use for four times. The experimental results show that photocatalytic degradation of p-nitroaniline is feasible.

Keywords: photocatalytic degradation; p-nitroaniline; nano-ZnO

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 对硝基苯胺概述 2

1.3氧化锌概述 2

1.3.1物化性质 2

1.3.2氧化锌的结构 2

1.3.3氧化锌的应用领域 3

1.4光催化降解 4

1.4.1光催化机理 4

1.4.2光催化实验事例 5

1.5本文的研究内容，目的及意义 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验试剂 7

2.2实验仪器 7

2.3 实验步骤 8

2.3.1.对硝基苯胺溶液的配制 8

2.3.2.对硝基苯胺溶液最大吸收波长的测定 8

2.3.3对硝基苯胺溶液的标准曲线的绘制 10

第三章 结果与讨论 12

3.1反应时间对对硝基苯胺溶液降解率的影响 12

3.2对硝基苯胺浓度对其降解率的影响 13

3.3.催化剂ZnO用量对对硝基苯胺溶液降解率的影响 14

3.4.催化剂ZnO重复使用对对硝基苯胺溶液降解率的影响 16

第四章 结论 17

参考文献 18

致谢 21

第一章 文献综述

1.1 引言

目前，在我们的实际生活中，有好多的工业污染物，通过大气、废水等方式进行排放，对我们的身体带来了严重的伤害。但是这些有机污染物同时也对我们的生活带来了一些好的作用，例如：对硝基苯胺，它是工业废水中的常见排放物，同时也是一种重要的染料中间体，但始终对环境影响甚大，之前也用过许多传统的治理办法，但是结果并不理想，并且有时会造成二次污染［1-3］，所以有效处理对硝基苯胺废水一直是环保方面的一个重要课题［4］。如今环境污染问题已经大大影响了人类生活，所以我们要找到其有效，污染物降解彻底等解决方法，目前来看，最有前途和最积极研究的降解有毒和难降解有机污染物的技术是使用光催化剂，但是光催化剂也有很多，比如简单氧化物TiO₂、ZrO₂、CdS以及纳米复合氧化物ZnO-SnO₂、La₂O₃-TiO₂等等。每种催化剂都有其特点，但本课题是以ZnO为催化剂，因为ZnO价格便宜，而且可以用在好多地方，活性也比其他催化剂高，所以利用光催化剂ZnO催化降解污染物的研究也引起了越来越多人的重视［5-10］。ZnO在没有光的情况，是不会发生腐蚀反应的，但是在受到光的照射时，它能够与水结合，会发生光腐蚀反应，从而生成氢氧化锌等产物，导致使用结果不理想［11］，所以我们在降解污染物时，利用ZnO作为催化剂需要进行综合研究。

自从1972年第一次有学者研究使用太阳能光催化分解水[12]以来，已经有大量的光催化降解研究，这个技术在以后的生活中肯定会具有很大的作用。光催化技术在现实中的应用可以将有机污染物全部降解为二氧化碳、水和无机酸，在处理废水上具有很大的潜力[13]。由于光催化氧化已越来越多地表明其在分解污染物方面的优越性，并且这些污染物都是高毒性的，难以用一般化学技术处理。光催化是分解污水中有机污染物的潜在技术，如苯及其衍生物，这些污染物对人类健康和安全以及环境构成重大的潜在或潜在危害[14，15]。总而言之，光催化降解法有各种优点，去解决我们生活中的污染物，为我们营造绿色健康的环境而作出的贡献，同时也成为人们甚至国家所关注的大事［16-19］。

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