二氧化钛光催化实验数据处理

五、实验数据处理与分析（一）XRD表征锐钛矿型二氧化钛结构0102030405060708090020040060080010001200I2(25.04,1168)(27.16,272)(37.54,218)(47.84,328)(35.86,106)(54.84,208)600℃图一实验测得TiO2的XRD谱图参照锐钛矿和金红石的PDF卡片，对TiO2的结晶情况进行分析：图二锐钛矿的PDF卡片图三金红石的PDF卡片由图分析：锐钛矿的特征峰出现在2θ=25.325，37.841，48.074；红金石的特征峰出现在2θ=27.459，36.104，54.364。与所测的试样的图谱对比分析，可得：600℃时TiO2结晶谱图与锐钛矿的PDF卡片吻合，相对应的特征峰分别出现在2θ=25.04，37.54，47.84的位置，同时也有少量的金红石型TiO2，相应的特征峰分别出现在2θ=27.16，35.86，54.84，但是对比出现在2θ=25.04和27.16两个位置的峰高，可以看出金红石型的二氧化钛量比较少，故600℃时，TiO2结晶为较纯的锐钛矿，略有一些金红石型二氧化钛存在。（二）紫外吸收光谱法表征锐钛矿型二氧化钛的光催化能力空白组1.根据朗伯-比尔定律：A=kcd根据在t=0时的吸光度，以及亚甲基兰溶液的c0值，可以求出亚甲基兰溶液的消光系数k：T=0时，A=1.184，c0=6mg/L=0.006g/L，d=1cm所以，k=197.33L/(g·cm)将求出的消光系数k值，代入公式，求出各时刻的溶液浓度。如表一所示。t(min)Ak(L·g-1·cm-1）c0(g/L)d(cm)c(g/L)c/c0(c0-c)/c001.184197.330.00610.00601.00000.0051.139197.330.00610.00580.96200.04101.032197.330.00610.00520.87160.13150.937197.330.00610.00470.79140.21200.852197.330.00610.00430.71960.28250.764197.330.00610.00390.64530.35表一空白组紫外吸收光谱的数值2.作图表征：（1）以c/c0为纵坐标（即对浓度做了归一化处理），时间t为横坐标作图，可以看出，亚甲基蓝溶液随着时间的增长，其浓度变化情况，如图四所示。05101520250.600.650.700.750.800.850.900.951.001.05c/c0亚甲基蓝浓度随时间变化c/c0time(min)图四亚甲基蓝溶液浓度随时间的变化分析：对测得的六点进行直线拟合，可以看出，随着时间的增长，由于在汞灯照射下光解，亚甲基蓝的浓度呈线性降低。（2）以（c0-c）/c0为纵坐标，以时间t为横坐标作图，可以看出亚甲基蓝的光降解效率。如图五所示。0510152025-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%(c0-c)/c0亚甲基蓝降解效率(c0-c)/c0time(min)图五亚甲基蓝的降解效率分析：从图中可以看到，随时间增加在汞灯照射下，亚甲基蓝光解的效率呈线性增长，在照射25min后，效率达到35%~40%。实验组首先，测得在暗处理前，吸光度A=1.254，在暗处理30min后，测得吸光度A=1.254，所以证明，亚甲基蓝的降解不是二氧化钛物理吸附的作用。1.根据朗伯-比尔定律：A=kcd根据在t=0时的吸光度，以及亚甲基兰溶液的c0值，可以求出亚甲基兰溶液的消光系数k：T=0时，A=1.254，c0=6mg/L=0.006g/L，d=1cm所以，k=209L/(g·cm)将求出的消光系数k值，代入公式，求出各时刻的溶液浓度。如表二所示。t(min)Ak(L·g-1·cm-1）c0(g/L)d(cm)c(g/L)c/c0(c0-c)/c001.2542090.00610.00601.00000.000051.0452090.00610.00500.83330.1667100.4992090.00610.00240.39790.6021150.1712090.00610.00080.13640.8636200.0422090.00610.00020.03350.9665250.0192090.00610.00010.01520.9848表二实验组紫外吸收光谱的数值2.作图表征：（1）以c/c0为纵坐标（即对浓度做了归一化处理），时间t为横坐标作图，可以看出，亚甲基蓝溶液随着时间的增长，其浓度变化情况，如图六所示。05101520250.00.20.40.60.81.0c/c0亚甲基蓝溶液随时间的浓度变化c/c0time(min)图六亚甲基蓝溶液浓度随时间的变化分析：对测得的六点进行曲线拟合，可以看出，随着时间的增长，由于在汞灯照射下光解，亚甲基蓝的浓度呈非线性降低，并且随着时间增长，降解速度逐渐减缓，在20min后，基本已经完全降解，降解速度也趋于停滞。（2）以（c0-c）/c0为纵坐标，以时间t为横坐标作图，可以看出亚甲基蓝的光降解效率。如图七所示。05101520250%20%40%60%80%100%(c0-c)/c0亚甲基蓝在TiO2光催化下的降解效率(c0-c)/c0time(min)图七亚甲基蓝在二氧化钛光催化下的降解效率分析：从图中可以看到，随时间增加在汞灯照射下，亚甲基蓝光解的效率呈非线性增长，在照射25min后，效率已经接近100%。两组对照将空白组和实验组的c/c0~t和（c0-c）/c0~t图像放在一个坐标系中对比：05101520250.00.20.40.60.81.0未加TiO2光催化剂加入TiO2光催化剂c/c0time(min)图八亚甲基蓝溶液浓度随时间的变化对比05101520250%20%40%60%80%100%(c0-c)/c0未加TiO2光催化剂加入TiO2光催化剂time(min)图九亚甲基蓝在二氧化钛光催化下的降解效率对比分析：根据图八、图九实验组与空白组降解效率和速度的对比，在25min的降解时间下，加入催化剂的实验组的c/c0~t的斜率更大，在25min时，亚甲基蓝的浓度剩余浓度对比也非常明显，在降解相同的时间下，实验组的降解效率明显高于空白组，并且在25min时，实验组已经接近100%，而空白组不到40%。因此，可以得出结论，在加入锐钛矿型二氧化钛光催化剂的情况下，不但可以加快降解速度，而且可以明显提高降解效率。