4。4 初始浓度对降解率的影响 18

4。5 再生次数对降解率的影响 19

4。6 反应动力学分析 20

5 结论 21

5。1 论文研究结论 21

5。2 本文的创新点 21

5。3 后续研究的建议 22

致 谢 23

参 考 文 献 24

1 绪论

1。1 半导体光催化剂

1。1。1 半导体光催化技术概述 伴随着现代工业的迅猛发展，工业产生的污染也变得越来越严重了，对环境

的破坏越来越严重[1]。人们渐渐尝到了一味地追求经济和工业的发展而肆无忌惮 的破坏自然环境带来的恶果。工业染料作为有害工业废水的主要组成成分之一， 它的去除方法也就理所当然的成为了防止工业废水污染环境的一个重要课题。我 国这些年的纺织染料工业得到了快速迅猛的发展，种类已达数万种，每年的排放 量高达 90 亿吨，超过了世界总量的 6 成以上。又由于染料这个行业的工艺和品 种的多样性和复杂性导致了染料废水的 CODCr 值高，表色明显，含有多种有机

物，具有强酸性或强碱性，对土壤、湖泊、地表都有较大危害。使其成为工业废 水处理中的“一块硬吭的骨头” [2]。

常见的的处理染料废水的方法分为物理法，化学法和生化法三大类[3]。物理 法从本质上说仅仅是染料从一相另一相转移,没有对染料进行不可逆的脱色与矿 化。生化法主要是使用微生物菌群来进行染料废水的处理，不过困于染料废水水 质波动大[4]，染料种类多的客观原因以及微生物菌群对于温度和 PH 的局限性和 染料废水的高毒性并不适于大规模处理染料废水。化学处理法只要有四类，分别 是化学混凝法，化学氧化法，湿式空气氧化法，光催化氧化法[5]。前三种方法对 废水的脱色效率都较低，而且使用的化学药品试剂等均会对环境造成二次污染， 无法再生，经济性低，方法不能普适。半导体光催化法成为了 30 年来水污染处 理与处置的应用非常广泛的方法。

1972 年，Fujishim 和 Honda 从 Ti 电极上用光催化法将水分解出 H2，便有专 家学者提出能否利用光催化技术来处理污染废水[6]，并对其可行性进行了详细的 探讨和研究。随着时间的发展，光催化技术变得越来越成熟，现在最常见的半导 体有 TiO2、ZnO、ZnS、CdS、SnO 等[7]，这些材料的互相混合使得光催化处理 废水的效果变得更好，本文主要讨论 TiO2/ZnO 纳米复合材料去除亚甲基蓝的最 佳条件。

1。1。2 ZnO 的结构及光催化性能

图 1。1。2 ZnO 晶体结构

氧化锌（ZnO）是 II-VI 族的一种两性氧化物。它溶于酸、浓氢氧化碱、氨 水和铵盐溶液，不溶于水、乙醇。本文研究的是纳米氧化锌(ZnO)，它是一种具 有特殊的功能的无机材料[8]，粒径介于 1-100 nm 之间，当晶粒的粒径达到纳米 级时，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了普通氧化锌所不具有的表面 效应。随着氧化锌的颗粒粒径越小，相对而言，其比表面积也就越大，当表面能 增加到达一定的阈值时，就会产生“表面效应”[9]。即颗粒表面原子数的增多导致 了表面原子活性增加且不稳定，有良好的化学活性。肉用高倍电子显微镜对其进 行观察则可以发现颗粒表面的原子没有固定的形态，随时间变化而变化成不同的 形状，是一种“沸腾的固体”。六边纤锌矿结构[10]、立方闪锌矿结构和氯化钠式八 面体结构是氧化锌的三种常见晶体结构[11]。化学性质最稳定是六边纤锌矿结构的 ZnO （如图 1。1。2），正四面体的构造保证了其化学稳定性，正四面体的中心是 O2-，四个顶点由四个 Zn2+组成。