Al 2 O 3光觸媒劣化染料の性能研究
近年、一部の半導體材料を光觸媒として汚染物質を分解し、環境整備、新
エネルギー源
開発、有機合成などの分野がますます重視されています。
この方法は，プロセスが簡単で，コストが低く，常溫ではほとんどの生物分解が不可能または困難になる有毒有機物の酸化分解を徹底化するという特徴がある。
現在多く使われているのは觸媒活性が高く、安定性の高いTiO 2ですが、バンドギャップが広い（3.2 eV）ため、波長≦387 nmの紫外線しか吸収できず、太陽光と自然光の利用率が低いです。
このため、新しい光觸媒の開発や觸媒効率の改善は重要な研究課題であり、本論文では液相加熱法により作製されたAl 203を光として用いている。
觸媒
ソバカスグリーン、フェノールネイチャー花紅、メチル基紫などの染料に対して優れた光觸媒活性があり、性能が安定しており、繰り返し使用できます。
この觸媒の製造方法は簡単で、反応時に短く、安くて、染料工業廃水処理に一定の応用価値があります。
1実験部分
1.1
計器
試薬を加える
TU-1901ダブルビーム紫外可視分光光度計（北京普析通用計器有限責任公司）、pHS-3型精密酸度計（上海雷磁気計器工場）、XMT-9000マフタ爐（北京太光省エネ技術有限公司）。
ソバカスグリーン、フェノールは花紅を隠して、メチルの紫、アミノの黒、インディゴの藍の2スルホン酸、明るい緑、ロダンの明るいB水溶液、濃度は皆30 mg/Lです。
使用する化學試薬はすべて分析が純粋で、実験用水は蒸留水である。
1.2三酸化アルミニウムの調製
方法の1：一定量を量ってAlCl 3を取ります。
蒸留水に溶けて溶液を調合する。
高速攪拌の條件下で緩慢にアンモニア水を加え、AI（OH）3コロイドを生成し、濾過し、無水エタノール、水で無cl-かに洗い、製品を馬弗爐中450℃で4 h焼き、瑪瑙のすり鉢で十分に研ぎ、Al 2 O 3（1）と表記する。
方法の2：一定量の水酸化ナトリウムを取って水の中で溶解すると稱して、濃度は約30 mol/Lで、沸騰するまで加熱して、更にモル比1.3：1で水酸化アルミニウムを取って、水酸化ナトリウムの溶液の中で溶解して、一定の濃度まで希釈して、濾過して予備します。
濃度を約2 mol/Lの偏ったアルミニウム酸ナトリウムを4つのフラスコに加え、溫度を15～20℃程度に維持し、激しい撹拌の場合はフラスコに通人0.3～0.5 m 3/hのCO 2をpHにして10.5～1 l近くに下げると、材料を出して、濾過して、洗濯して、ゲルになる。
ゲルを馬弗爐の中に入れて450℃で焼いて4 h、成品は瑪瑙のすり鉢で十分にすって、Al 203と表記します。
方法3：ラボトモグラフィー用Al 2 O 3を選択し、A 133と表記します。このAl 2 O 3を使用します。
人馬弗爐中450℃で4 h灼熱し、Al 2 O 3（4）と表記します。
1.3実験方法
50 mLを採取した各種の有機染料は100 mLビーカーにそれぞれ0.030 g Al 2 O 3サンプルを添加し、異なる光源で一定時間照射して上層清夜を取り、染料の最大吸収波長で吸光度Aを測定し、染料の脫色率D=[(A 0-A)]/A 0 X 100%を測定し、A 0は光照射前染料溶液の吸光度であり、染料の脫色率でAl 203の光活性を特性評価する。
光觸媒反応後に色褪せた染料溶液と原液に対して紫外可視分光分析を行い，溶液中の染料が分解されたかどうかを判斷した。
2結果と議論
2.1異なる方法で作製したA 133光觸媒活性
実験方法によって，3 h，3つの方法で同じ光源を照射して調製したAl 2 O 3光觸媒活性サイズを表lに示した。
表lから見ると、太陽光照射下では、Al 2 O 3（1）はアミノブラック、インディゴ2スルホン酸ナトリウムの消色が目立っています。Al 203（2）は、ソバカスグリーン、フェノールモザイク、メチルモザイクの消色効果が良いです。実験室Al 2 O 3または活性化された実験室Al 203で染料の消色が目立たないです。
その理由は，異なる方法で作製したAl 2 03の粒徑または構造の違いにより，異なる染料に対する光觸媒活性が異なり，本論文ではAl 203（2）を觸媒として選択したためかもしれない。
2.2異なる光源の染料脫色率への影響
太陽の光、赤外線、紫外線を光源とし、表2を參照してください。
表2から3つの光源は太陽光で染料の消色効果が最も良いことが分かりました。これは光源の特性とAl 203のバンドギャップEgと関係があるかもしれません。太陽光の波長範囲が最も広いため、可視光のほかに、赤外光とエネルギーの高い紫外、近紫外光があります。
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2.3觸媒と照明條件が染料の脫色率に及ぼす影響
太陽光を光源として、実験結果は表3のようです。
（1）觸媒なしで太陽光を照射すると、いくつかの染料が色が褪色して目立たなくなり、各種染料が通常の條件下で安定していることを説明する。
光觸媒反応では，反応體はまず觸媒表面に吸著して反応の必要な前段階であり，その後光觸媒表面または表面から離れたいくつかの原子で光觸媒分解反応が起こる。
（3）觸媒を加えて、光照射して、染料の色がはっきりしています。Al 2 O 3は確かに光觸媒作用を果たしています。
2.4光照射時間が染料の脫色率に及ぼす影響
実験方法によって、太陽光照射下で、ソバカスの緑消色率を時間とともに測定します。
実験條件では、光照射3 h染料の脫色率は90%以上で、ほぼ完全に脫色することが示された。
形成されたAl 2 O 3薄層は比較的緻密で，表面に到達した光子を全部吸収でき，薄層表面から発生した?OHはほぼ一定に保たれ，光劣化率はほとんど変化せず，ほぼ完全で，一定の値に近い。
2.6溶液のpHが染料の脫色率に及ぼす影響
HC 1とNaOHを用いてソバカス緑染料溶液のpH値を調整し，太陽光を光源とした。
その結果、pH 8～10の範囲で染料の脫色率が最も高く、93%～96%に達し、酸度が高くなりすぎたり低くなりすぎたりして、染料の脫色率が低下していることがわかった。
その原因はAl 203粉末が光照射條件で発生した電子一正孔が、溶解酸素と水と作用し、高い化學活性?OHラジカルを生成するとともに、H＋、OHが発生すると、溶液中のpH値がH＋とOH?生成に影響し、これに伴う?OHの數が影響し、最終的に光觸媒反応の効率に影響するからである。
2.7添加物質の染料脫色率に対する影響
オリジソプラシア染料溶液にAl 203觸媒を加えてlmL 8 mg/L Fe 3+lmL 3%H 202,lmL 0.2 mg/mLA g+lmL 0.2 mg/mLA g+lmL 5 5 mg/mL Mg 2+をそれぞれ添加してlmL 3%H 2,lmL 3%H 202,lmL 2%H 2,lmL 0.2 mg/mL 0.2 mg/mLA g+脫色分解されました。また觸媒を添加しないと比較した。太陽光が3 h照射された後、サンプリング分析した結果、催化剤が16.1%添加さない場合、H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2,H 2觸媒作用を助けます。
觸媒が存在する場合、H 20に加入すると、Fe 3＋脫色率の影響は大きくなく、脫色率がほぼ完全になっているためかもしれません。Ag＋を加えると、Mg 2＋は染料脫色率に対してやや低下します。光觸媒作用と觸媒作用がないと説明しています。
2.8染料溶液紫外可視分光分析
ソバカス緑原溶液と光觸媒により脫色した後の対応する溶液について，図3のように紫外可視吸収スペクトルを決定した。
曲線3は吸光度がゼロになるだけでなく、紫外線と可視領域の吸収ピークが元の溶液と大きく変化していることが明らかになり、実験的に調製したA 203（2）が太陽光照射條件下で染料を劣化させたことが明らかになった。
2.9觸媒の安定性
使用したAl 2 O 3を蒸留水で十分に3回洗って、無水エタノールで2回洗って、自然乾燥して、実験1.3によって、ソバカスの緑溶液を実験します。（太陽光は3 h、溶液のpH 9）、その脫色率は94.1%で、その觸媒活性は前のものとほとんど変わりません。
従って液相加熱法で作製したAl 2 O 3光觸媒の性能は安定であり，繰り返し利用できる。
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