纳米材料Ce-ZnO结构表征及光催化降解罗丹明B染料研究

doi:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.01.026

湖北农业科学 ›› 2020, Vol. 59 ›› Issue (1): 119-122.doi: 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.01.026

纳米材料Ce-ZnO结构表征及光催化降解罗丹明B染料研究

徐家豪, 陈柔霖, 杨舒怡, 李梦杰, 宋茹, 俞群娣

浙江海洋大学食品与医药学院,浙江舟山 316022

收稿日期:2019-03-27 出版日期:2020-01-10 发布日期:2020-01-10
通讯作者: 宋茹（1976-）,女,教授,博士,主要从事水产品加工与贮藏研究,（电话）18857072074（电子信箱）rusong545@163.com。
作者简介:徐家豪（1998-）,男,浙江衢州人,在读本科生,研究方向为食品质量与安全,（电话）18857072074（电子信箱）852648036@qq.com
基金资助:
浙江海洋大学大学生科技创新项目（2017年）; 浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目（2018R411053）

Structural characterization of Ce-ZnO nanomaterials and photocatalytic degradation of rhodamine B dye

XU Jia-hao, CHEN Rou-lin, YANG Shu-yi, LI Meng-jie, SONG Ru, YU Qun-di

College of Food and Medicine,Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,Zhejiang,China

Received:2019-03-27 Online:2020-01-10 Published:2020-01-10

摘要/Abstract

摘要： 以高温热解法制备的纳米ZnO为底物,掺杂稀土元素Ce制备纳米材料Ce-ZnO,采用X-射线衍射分析（XRD）和能谱分析（EDS）表征材料的结构特征和元素组成。以罗丹明B（RhB）染料为单一污水体系,研究Ce-ZnO光催化降解RhB染料效果。XRD分析结果显示纳米材料Ce-ZnO具有六方晶系纤锌矿型结构特征衍射峰,且出现与CeO₂相关的衍射峰。EDS分析确定Ce-ZnO中Ce和Zn元素质量比为1∶23.88。Ce-ZnO光催化降解RhB按照一级动力学反应进行,其中在自然光下的一级动力学常数k₁为0.039 8,大于紫外光下的一级动力学常数0.024 0,说明掺杂稀土元素Ce能有效提高纳米ZnO在自然光下催化降解RhB。

关键词: 纳米ZnO, Ce掺杂, 光催化罗丹明B, 结构特征, 动力学

Abstract: Ce-doped nano ZnO nanomaterials were prepared by doping rare earth element Ce with nano-ZnO which prepared by pyrolysis at high temperature, and the structural characteristics and element composition of the materials was characterized by X-ray diffraction （XRD） and energy dispersive spectroscopy （EDS）. The effects of Photocatalytic Degradation of Dye RhB Catalyzed by Ce-ZnO was researched in Rhodamine B （RhB） dye as a single sewage system. The result of phase analysis of xray diffraction indicated that the Ce-ZnO catalyst has six crystal wurtzite type structure characteristic diffraction peak and had a diffraction peak of CeO₂. The result of energy spectrum showed that the mass ratio of Ce and Zn is 1∶23.88. Photocatalytic degradation of RhB by Ce-ZnO followed the first-orderkinetics, In natural light, the apparent rate constant of RhB degradation catalyzed by nano-material Ce-ZnO is 0.039 8, which is greater than the apparent rate constant under ultraviolet light （0.024 0）. It indicated that doping rare earth element Ce could effectively improve the catalytic degradation of RhB by nano-ZnO under natural light.

Key words: nano-ZnO, Ce doping, photocatalysis, rhodamine B, structural characteristics, kinetics

中图分类号:

X703

徐家豪, 陈柔霖, 杨舒怡, 李梦杰, 宋茹, 俞群娣. 纳米材料Ce-ZnO结构表征及光催化降解罗丹明B染料研究[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(1): 119-122.

XU Jia-hao, CHEN Rou-lin, YANG Shu-yi, LI Meng-jie, SONG Ru, YU Qun-di. Structural characterization of Ce-ZnO nanomaterials and photocatalytic degradation of rhodamine B dye[J]. HUBEI AGRICULTURAL SCIENCES, 2020, 59(1): 119-122.

参考文献 15

[1]	武立州,祁丹,尹义隆.纳米氧化锌的合成工艺研究[J].云南化工,2018,45(8):12-14.
[2]	王元有. ZnO基光催化材料的制备及其性能研究[D].江苏扬州:扬州大学,2016.
[3]	王兴光. 纳米氧化锌复合材料制备和光催化性能研究[D].黑龙江大庆:东北石油大学,2018.
[4]	王玉新,童荧莹,傅鹏炜,等.铁掺杂纳米ZnO的制备及其光催化降解染料废水的研究[J].化工科技,2016,24(4):31-34.
[5]	AHMAD M,AHMED E,HONG Z L,et al.Structural,optical and photocatalytic properties of hafnium doped zinc oxide nanophotocatalyst[J].Ceramics international,2013,39(8):8693-8700.
[6]	郑继东,陆泉芳,俞洁,等.辉光放电电解等离子体降解水体中的罗丹明B[J].环境科学学报,2017,37(6):2164-2170.
[7]	许丽梅,康靖,曾勇明,等.SERS技术应用于食品中罗丹明B的快速检测[J].食品工业科技,2017,38(24):238-242,247.
[8]	VENNA S R,JASINSKI J B,CARREON M A.Structural evolution of zeolitic imidazolate framework-8[J].Journal of the american chemical society,2010,132(51):18030-18033.
[9]	VENNA S R,CARREON M A.Highly permeable zeolite imidazolate framework-8 membranes for CO2/CH4 separation[J].Journal of the american chemical society,2010,132(1):76-78.
[10]	余长林,杨凯,余济美,等.稀土Ce掺杂对ZnO结构和光催化性能的影响[J].物理化学学报,2011,27(2):505-512.
[11]	王凯乾,曾艳,陈荣生,等.罗丹明B修饰金纳米星构建检测Zn~(2+)的荧光传感器[J].分析科学学报,2018,34(4):549-552.
[12]	MOHAN A C,RENJANADEVI B.Preparation of zinc oxide nanoparticles and its characterization using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction(XRD)[J].Procedia technology,2016,24(4):761-766.
[13]	薛涛,曾舒,毛键,等.稀土铈掺杂纳米氧化锌的结构及光催化性能研究[A].2006年全国功能材料学术年会专辑[C].重庆:中国仪器仪表学会仪表材料分会,2006.
[14]	沈文浩,刘天龙,李翠翠,等.TiO2胶体光催化降解罗丹明B染料[J].环境工程学报,2012,6(6):1863-1870.
[15]	张转芳,唐林,孙立,等.CuS/GO纳米复合材料的制备及光催化降解性能[J].精细化工,2019,36(2):62-67.

纳米材料Ce-ZnO结构表征及光催化降解罗丹明B染料研究

Structural characterization of Ce-ZnO nanomaterials and photocatalytic degradation of rhodamine B dye

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献 15

相关文章 8

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	包乌兰托亚, 鞠立瑜. 山东省乡村旅游协调发展的系统动力机制研究[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(4): 36-43.
[2]	史喜兵, 焦雪辉, 周小娟, 孙毅宁, 刘杰, 苗兆丰. 郑州市街道行道树资源调查与结构特征分析[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(9): 111-116.
[3]	邹旭东, 赵胡笳, 王笑影, 李克非, 蔡福, 杨洪斌, 张云海, 汪宏宇, 刘玉彻. 锦州生态站边界层特征研究[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(22): 66-74.
[4]	陆伟安, 冯天玉, 郝文斌, 程捷, 黄世明, 宫瑞, 王本义. 插秧机后桥齿轮断裂分析[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(22): 166-169.
[5]	滕涛, 曹丽敏, 刘健晖, 戴广荣. 磁性水稻秸秆对亚甲基蓝吸附的平衡特性及动力学研究[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(21): 75-80.
[6]	王锐, 宋少云, 廖剑, 李旭, 尹芳, 仲崇舟. 荸荠收获机泥果分离的动力学仿真[J]. 湖北农业科学, 2019, 58(8): 133-135.
[7]	江超, 赵仲辉, 刘秉岳. 生物炭吸附填埋场温室气体试验[J]. 湖北农业科学, 2018, 57(20): 35-39.
[8]	刘雪梅, 陈嘉玮, 马闯. 碳酸钾改性油茶壳活性炭对水中甲醛的吸附研究[J]. 湖北农业科学, 2018, 57(1): 47-50.