催 化劑顆粒，用722型分光光度計測定甲基橙的溶液吸光度。在甲基橙最大吸收峰波長Amax =464nm處，用lcm比色皿，以蒸餾水為參比液，測定試樣的吸光度A。按下式計算甲基橙的 脫色率：脫色率E= (A0 -A)/A0X100%。式中A0,A分別為光照前后甲基橙溶液的吸光 度。
[0029] 1)催化劑用量與甲基橙水溶液脫色率的關系
[0030] 甲基橙水溶液的初始濃度為20mg/L，測定其初始吸光度AO= 1. 298,測得其pH值 為6. 4,光照時間為60min，并不斷通入空氣。分別測定不同催化劑用量時的脫色率，結果如 表1。
[0031] 表1催化劑用量與甲基橙水溶液脫色率的關系
[0032]
[0033] 從表1可看出，隨著催化劑用量的增加，甲基橙溶液的脫色率逐漸增大，當催化劑 用量等于〇. 200g時，甲基橙溶液的脫色率最高；當其用量>0. 200g時，60min的脫色率都在 98%以上；催化劑用量再大時，脫色率反而有所下降，這是因為催化劑用量大引起光散射， 降低溶液透光率。所以選取最佳催化劑用量〇. 200g時，甲基橙溶液的脫色率高達98. 53%， 體現了較高的光催化效率。
[0034] 2)溶液pH值與甲基橙脫色率的關系
[0035] 選擇固定催化劑用量為0. 10g，在通空氣的情況下，向反應液滴加少量濃鹽酸或濃 氫氧化鈉，調節pH值，太陽光照60min。分別測得不同pH值與甲基橙脫色率的關系（見表 2) 〇
[0036] 表2試液pH值與甲基橙脫色率的關系
[0037]
[0038] 從表2可以看出，在pH值小于4時，催化劑均具有較高的光催化活性，lOmin內甲 基橙的脫色率迅速達到97%以上，當pH= 1時，光催化效率最好，催化效率在99%以上。 實驗發現當酸性更強時，降解率反而有所下降，可能過多的酸與CdS反應，消耗了一部分催 化劑所致。在酸性范圍內，隨著pH的增大，甲基橙的脫色率逐漸下降，在pH值等于7時降 至最低值；在堿性范圍內隨著pH值的增大，甲基橙的脫色率有波動，總體較低，最大值僅為 87.81%。這說明酸性條件下甲基橙的醌式結構比偶氮結構更易于降解。綜而觀之，該催化 劑光催化甲基橙降解的最佳酸度為pH值等于1。
[0039] 3)催化劑最小用量的試驗
[0040] 考慮到在保證高的降解率的前提下，盡可能使用少的催化劑，我們做了在最佳pH 值條件下，降解率隨催化劑用量的變化試驗。甲基橙水溶液的初始濃度為20mg/L，測定其初 始吸光度AO= 1. 298,在pH值為1. 0,光照時間為60min，并不斷通入空氣。分別測定不同 催化劑用量的脫色率，結果如表3。
[0041] 表3最佳pH值下催化劑用量與甲基橙水溶液脫色率的關系
[0042]
[0043] 由表3數據可見，在最佳pH值下，保證降解率高達98 %的情況下（5~6min達 到），催化劑用量最少可用至〇. 〇lg，再少，則降解率明顯下降。〇. 〇lg是2. 2. 1中最佳催化 劑用量〇. 2g的1/20。因此，0. 2g可作為催化效率最高的最佳催化劑用量值的探討，而在實 際應用中，在時間經濟和降解率滿足處理要求的前提下，可使用更少催化劑，這無論在降低 降解成本還是減少催化劑本身帶來的二次污染方面都有非常重要意義。
[0044] 4)其它實驗
[0045] 為了研究光照對降解率的影響，我們分別在pH值為7、11時，催化劑用量為0. 10g， 在保證通入空氣的情況下，選取一天當中普通室外光線、17 : 00~18 : 00落日太陽光線、 正午12 :00~14 :00太陽光線照射進行光催化，結果發現光照越強，催化劑的光催化活性 越高（見表4)。且在堿性條件下這種影響變得不明顯。在相同條件下，改用紫外光照射反 應，降解速率更快。說明光照強度及光子的能量影響催化劑光催化效率。
[0046] 表4光照強度與甲基橙水溶液脫色率的關系
[0047]
[0048] 為了更進一步證實所制Cds較強的光催化活性，我們還進行了在最佳條件下的光 催化活性試驗，我們選擇催化劑用量為〇.2g，pH= 1，在保證通入空氣的情況下，進行正午 太陽光催化。結果發現在最優條件下，太陽光照射下。甲基橙溶液在lmin內脫色率竟達到 99 %以上，體現了所制備的CdS超強的光催化活性。
[0049] 另外，我們還對比了制備CdS納米粒子時，不同的洗滌方式得到的粒子光催化效 果，發現，將室溫固相反應得到的CdS納米粒子用乙醇和水交替洗滌時，乙醇洗和水洗的先 后次序不同，得到的粒子催化效率也不同，乙醇先洗得到的粒子催化活性更高，在PH為7 時，前者降解率達79. 72%，而后者為69. 47%。更重要的是，我們還做了以無機硫離子作硫 源、未加白蛋白制備出的CdS納米粒子光催化活性的比較，發現脫色率就大大降低，數據說 明。顯然，CdS納米粒子光催化活性很大程度地依賴于制備的方法，雖然CdS光催化降解甲 基橙的機理已有很多研究，但對本法制備的催化劑對太陽光表現出的高活性機理的探索更 顯迫切而有意義，我們正在進一步研究分析。
[0050] 綜上所述，通過研究表明，所制備的CdS納米粒子催化劑降解50mL濃度為20mg/L 甲基橙的的最佳條件是：質量為0. 2000g，pH值為1。在此條件下，CdS催化劑體現了較強 的光催化活性，在太陽光下也僅在lmin內甲基橙脫色率幾乎均能達到幾近100%。即使最 小催化劑質量〇. 〇lg，pH值為1條件下，在太陽光下也僅在5~6min內甲基橙脫色率幾乎 均能達到98%。這是一個令人鼓舞的結果，特別是在太陽光下的具有如此強的催化活性和 如此少的最小催化劑用量，在實際應用中將具有十分重要的意義。這表明所制備的光催化 活性的CdS納米粒子，在太陽光照射下催化降解有機染料是完全可以的，有望用于環境污 染物的治理方面。
【主權項】
1. 一種室溫固相反應制備CdS納米粒子的方法，其特征在于：按質量比I: I. 6:6分別 稱取CdSO4 *8H20、硫脲、NaOH，將CdSO4 *8H20和硫脲先分別研磨細再與NaOH混合研磨，添加 牛血清白蛋白繼續研磨30min得細亮淺黃色稠狀物，用蒸餾水和無水乙醇交替洗滌過濾， 自然干燥得淺黃色粉末即為CdS納米粒子。2. 根據權利要求1所述的一種室溫固相反應制備CdS納米粒子的方法，其特征在于： 所述的CdS納米粒子為球形，分散均勻，粒徑分布窄，平均直徑為4~5nm。3. 根據權利要求1所述的一種室溫固相反應制備CdS納米粒子的方法，其特征在于： 所述的CdS納米粒子保存于N2中備用。4. 權利要求1所述的CdS納米粒子在制備凈水、凈化以及殺菌組合物中的應用。5. 根據權利要求5所述的應用，其特征在于：所述的CdS納米粒子催化劑用于降解甲 基橙，具體為50mL濃度為20mg/L甲基橙的降解條件是：pH值為1的CdS納米粒子0.2g。
【專利摘要】本發明公開了一種室溫固相反應制備CdS納米粒子的方法，按質量比1:1.6:6分別稱取CdSO4·8H2O、硫脲、NaOH，將CdSO4·8H2O和硫脲先分別研磨細再與NaOH混合研磨，添加牛血清白蛋白繼續研磨30min得細亮淺黃色稠狀物，用蒸餾水和無水乙醇交替洗滌過濾，自然干燥得淺黃色粉末即為CdS納米粒子。本發明方法反應條件溫和，操作簡便易行，生產綠色節能，所得納米粒子純度較高、粒徑小、粒度均勻、分散性好、定向程度較高、晶型晶格理想。
【IPC分類】C01G11/02, B82Y30/00
【公開號】CN105036179
【申請號】CN201510212802
【發明人】葉素芳, 葉向榮
【申請人】金華職業技術學院, 葉向榮
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年4月29日