Keggin型铬取代杂多阴离子阴离子交换树脂的可见光催化性能.pdf

第31卷 第8期 应 用 化 学 V0I．31Iss．8 2014年8月 CH：INESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY Aug．2014 Keggin型铬取代杂多阴离子 ／阴离子 交换树脂的可见光催化性能 李梦婷 刘海城 曾 星 徐孝南 邹晓梅 华英杰 王崇太 (海南师范大学化学与化工学院 海 口571158) 摘 要 将 Keggin型铬取代磷钨杂多阴离子 PW。，O Cr(Ⅲ)(H：O)一(PW。Cr)负载于弱碱性阴离子交换树 脂D301R表面，制备了固体光催化剂PW Cr／D301R，并以模型污染物罗丹明B(RhB)的降解为探针评估了该 催化剂的可见光催化活性，讨论了光催化反应机理，同时考察了催化剂剂量、溶液pH值和溶液中常见离子对 RhB可见光催化降解反应的影响以及催化剂的稳定性。实验结果表明，当PW，。Cr／D301R的剂量为 100mg 时，10I~mol／LRhB水溶液暴露在200W 金卤灯下进行照射，RhB完全降解所需的时间仅为30min，比PW Cr 均相体系缩短了3倍；反应 180min总有机碳 (TOC)去除率约为84％。催化剂剂量、溶液pH值和溶液中存在 的C1一、s 一和P 一对 RhB光催化降解反应的速率均有一定影响。催化剂循环实验显示经循环使用7次后 催化剂的活性几乎没有损失。 关键词 铬取代杂多阴离子，可见光催化剂 ，罗丹明B降解 ，总有机碳，D301R树脂 中图分类号：0643．3 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000-0518(2014)08-0965-06 DOI：10．3724／SP．J．1095．2014．30533 近年来，为高效利用太阳光能，寻求高活性的光催化剂一直是人们的研究兴趣 。除TiO：、-FeO，、 SnO：和CdS等半导体光催化剂外，Keggin型杂多化合物因具有类似半导体的带隙结构和独特的几何及 电子结构而备受关注_2I8 ，特别是Keggin型过渡金属取代的杂多化合物，虽然在化学组成 (结构)上引 进了过渡金属离子，但其Keggin型几何结构并未改变，仍保持离域的电子结构，并在母体的最高 占有轨 道 (HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级之间增加了取代过渡金属离子的d轨道，使电子的激发跃迁既 可发生在HOMO和LUMO之间(紫外光激发)，也可发生在HOMO和d轨道之间(可见光激发)，尤其是 通过改变取代的过渡金属离子可以调节 HOMO和 d轨道的能级隙宽，从而吸收不同波长的可见光，因 此，Keggin型过渡金属取代的杂多化合物是一类具有紫外光和可见光双重激发性能的光催化剂 ¨ 。 我们前期的工作表明，Keggin型铬取代杂多阴离子PW O，Cr(m)(H：O)一(PW。Cr)的均相体系具有 较高的可见光催化活性，对RhB的可见光催化降解效果显著 ，为了克服均相体系催化剂分离困难的 缺陷，本文拟用 D301R阴离子交换树脂作为吸附剂，通过离子交换作用制备PW Cr／D301R固体光催 化剂，并以RhB的可见光降解作为探针评估其光催化活性，同时考察催化剂用量、溶液pH值和溶液中 常见阴离子对RhB可见光催化降解速率的影响，从而为PW Cr／D301R的实际应用奠定实验基础。 1 实验部分 1．1 试剂和仪器 钨酸钠 (北京化工厂)；磷酸氢二钠 (天津市化学试剂一厂)；硝酸铬、丙酮、硫酸氢钠和罗丹明B(广 州化学试剂厂)，以上试剂均为分析纯。Keggin型铬取代杂多酸盐Na4PW。0，Cr(ni)(H：0)和 PW 。Cr／D301R按参考文献[19-20]方法合成制备和表征。XPA系列光化学反应器(南京胥江机电厂)； UnicanUV-500型紫外可见光谱仪；总有机碳 (TOC)测量在 TOC-VPH型TOC分析仪 (日本岛津)上完 成。 2013·10-28收稿，2014-01-09修回，2014-03—11接受 国家自然科学基金资助项 目；海南省国际科技合作项 目(2012一GH004，KJHZ2014-08)；海南省重点科技计划项 目 (ZDXZDXM2014099)；国家大学生创新