英文翻译关于光催化的

3 结果与讨论
3.1 合成光催化剂的表面特征及吸附与光催化作用
图1a和b就是为分别生成凝胶合成反应做准备的TiO2和ZnO2的纳米微粒PE SEM图
像.particle have a spherical-like shape TiO 2和ZnO2微粒的球型平均直径约为20-50nm.它表明
超过多空介质的沉积微粒能更好的形成活 性表面.与光催化剂的集聚性相比，它能提升合成
催化剂在光降解中间体的光催化反应度.
不同多孔底物在N2 -196oC中的吸附等温线被常用来推断其表面特征包括BET表面区域 整
个微孔容量 和微孔大小分布.从N2等温线的吸附数据可以看出，底物的表面特征被表示在
表2中；可以看出底物的微孔结构在BET表面区域 整个微孔容量 和微孔大小分布有明显的
不同.首 先，它们的特殊表面区域在108-819m2g-1的次序如下：AC>CNT>AL2O3>BC 虽然微
孔大小分布不同但对于整个微孔容量来说表面区域也不成比例.a great mesopore fraction
除了CNT类型。别的其它三种底物主要是中空隙和出现的大量中空隙占了73%以上 .BJL方法过去常常用来分析它们的微孔大小分布，正如预期的那样，最高微孔尺寸在BJL的分布，
一般随 中空隙所占分数的增加而增加.
除了底物微孔结构外，TiO2和ZnO2晶体结构在光催化的应用上 也扮演着重要的作用.图2
描绘了合成光催化剂的XRD图样.在ca.2?=26°峰值对应CNTs 的石墨结构但相似散角的宽度
表明无定形碳来自活性炭. TiO2和ZnO2催化剂在特征峰值有很高的强度表明有很好的晶体
重现度.通过JCPDS- ICDD软件的分析，所准备的TiO2和ZnO2晶体有各自的锐钛型和wuizi
结构.
合成光催化剂在光催化效率之前，考虑一种可能的历程。这个历程可能包含两步：MB液相
吸附作用，在 UV辐射下吸附MB的光催化作用。大量的研究被提起描述在TiO2和ZnO2的
纳米结构上分解有机 物有相似的光催化历程。我们强调MB在光催化剂的吸附作用在影响光
催化效率方面有重要作用。MB吸 附作用的活性位点被合成光催化剂的表面结构所支配。为
了计算吸附作用和光催化作用的影响。一个吸附 实验起初在暗室进行，接着在UV下进行光
催化作用。合成催化剂在不同作用时间下吸附作用和光催化作 用能力在表图3中。在目前的
工作中，获得吸附饱和度之后，MB在光催化剂下的UV光催化作用是被抑 制了，这些光催
化动力学曲线表明;相等的MB移除率 对于液相吸附作用达到平衡需五个小时的历程。 对比
光催化作用和吸附作用的移除率，光催化作用效率低于吸附作用。
3.2L16正交表和最优吸附参数值
为了近似计算实际应用，这个研究重点在两个方面1， 最优吸附和光催化混合性能2，最低
的过程差异。因此基于成本考虑，我们期望发现一种在性能和差异都 平衡的最优配方。所谓
“最好特征”常被用在下面的计算上期望值依赖在最好的光催化效率。表3所示为 L16正交
表和光解作用的测量值。如在表中观察，吸附作用和光催化作用有以下波动1.9-77.1 %对于
吸附作用，0.3-20.09%对于UV光催化作用。一般的MB物理吸附作用将取代多孔底物 的非
特异性位点，而光催化作用仅发生在TiO2和ZnO2的特殊位点光激能量需求可能一到二倍于物理吸附。为了澄清每个因素的重要性，我们在95-99%的置信度下研究合成光催化剂的
MB 移除率。
依据以上推论;两种吸附和光催化作用途径被认为是从液相中移除MB分子微粒。为了说明< br>在MB移除率的作用ANOVA研究方法被单独用来发现吸附和光催化作用的参数设定值。两
组参 数设定值被结合起来计算整体MB移除率的最佳值。首先，我们运用ANOVA来分析吸
附能力和控制因 素的关系。如表4所示仅一种重要因素底物类型被发现强烈影响合成催化剂
在MB的吸附能力。第二 催 化剂种类和搅拌速度在吸附能力上仅起次要作用。此外，另外
两个因素催化剂载荷、加热温度有很小的作 用在我们下结论的两个项目中的剩余项中。因此
剩余自由度被估算为6 I e f=f+f=6 在当 前的工作中置信区间被设在95%和99%两个独立的显

著水平上。这表明实验的误差小 于5%或1% 这是一个显示因素，F值被用来区别设计实验
中的重要因素。当然F值超过关键点，i .e,F>F(5%,f,f)=4.76 orF>F(1%,f,f)=9.78
因素C的F值很大远超过F(1%,6,3)=9.78 又F值试验表明底物类型在影响项中起着至 关重
要的作用。除次之外，催化剂类型和搅拌速度的作用看起来不太重要，虽它们各自的F值为
6.62和5.89 这稍微大于F(5%,6,3)=4.76 正如期望的那样，催化剂类型在影响吸附能力的主
要部分占88.0% 这个结论很合理因为多孔介质的表面结构在决定水相、气相中吸附能力是
一个重要因素。
依据 以上结果，我们得出吸附能力的贡献比例的排名如下;C>A>E,它明显表明控制因素的重
要性有个次 序C>A>E>B=D 依据它们在四个水平中的斜率。图xie描绘的是SN比率
在不同水平的反应曲 线.在这些因素中，主要因素C在影响合成催化剂吸附能力的活力上起
很大作用。这个实验再次确认了实 验的可靠性这和表4得出的结果一致。我们推断最优的组
合是A3 B1 C3 D1 E1 基于成本 考虑。既然最高的三因素的贡献近似100%它表明最后两个因
素可以忽略。因此我们吸附项目的最优组 合是催化剂TiO2底物类型AC 搅拌速度300rpm
3.3光催化反应效率的最优参数设定和在再确定
表格5表明了MB光解作用能力的ANOVA结果 与ANOVA方法得出的光催化作用能力相关
联，我们发现底物类型C和催化剂类型A是两个重要因素基于99%的置信度区间。其他三
个因素，催 化剂饱和度B 加热温度D 搅拌速度E似乎不那么重要，因此可以被看作是误差
项目。因此df的值等 于3，也就是说f=f+f+f=9 因此F(5%,f,f)和F(1%，f,f)可以表达为
F(5 %,9,3)=3.86和F(1%,9,3)=6.99 respectively[18,19] 如表格 5所示，因素C（底物类型）的F
值达到了一个相当高的值25.03，它比F(1%,9,3)=6. 99高得多，这个发现证明底物类型仍强
烈的促进了光催化反应，而且，这个因素对光催化效率的贡献达 到了89.3%。这意味着多孔
底物是加快光降解反应的简单直接的方法。
回应图表中在不同 水平的SN比值在图表4b中表示出来。再一次，不同水平的光催化效率
贡献的结果和排序在表格5中列 出来。相似的，结果和ANOVA分析一致，可靠性也得到了
再次验证。最高两个因素的贡献超过了99 .9%，剩下三个因素的贡献是如此小以至于可被忽
略不计。因此最终的最佳组合就是催化剂类型：Ti O2,底物类型AC 最佳因素组合是A3 B1C3
D1和E4考虑到经济因素。
基于上面的分析，对于吸附效率和光催化效率的最佳组合（A3 B1 C3 D1 E1）就得出来了 ，
相比而言，两组因素对提高合成催化剂的吸附和光催化能力有相似的结果。这些结果可以得
出 一组结合吸附和光催化效果的最终最佳组合。首先，挑选的两种类型的光催化剂可能作为
移除MB分子的 第二因素，这是因为在特殊波长385nmUV的解释下两个催化剂基本上有同
样的能力。因此两种催化 剂的选择似乎不那么重要了。
其次，我们发现底物上催化剂负荷饱和度是最重要的。因为负荷对于混合 吸附作用或光催化
作用效率的贡献非常小。然而5wt%的催化剂负荷表现出最好的光解作用反应。我们 推断出
太多的光催化剂饱和度可能导致两种不需要的现象：1是主要的，微孔入口或可能会被微粒
阻塞.2是纳米级催化剂会聚集在一起，从而会减少活跃表面积。这些现象对于合成光催化剂
的吸附或 光催化活力是不利的。由此可以推断出纳米级催化剂在底物上的良好分散是符合要
求的。因此，5wt% 的催化剂饱和度被挑选为四种类型支持因素里的最佳比率。
有趣的是，底物因素类型在促进吸附作用和 光催化作用两者的能力方面呈现出最重要的因
素，在这些底物类型中，活性碳是最好的选择，这大概归因 于它本身大量的微孔基础结构，
正如表格2所表明的，特殊表面面积的顺序和吸附作用和光催化作用的s n比率顺序是一致
的，这个发现透露出这样一个信息，大量的微孔结构会导致催化剂在底物上统一的分散 ，因
此，有吸收性的覆盖会强烈影响光催化作用的能力，MB的光催化反应本质上是一种假定在
光催化剂的吸附点上表生的表面反应。因此，多孔底物上较高的多孔性能有高效地提高光催

化作用活力的倾向。

在实验设计之前，热处理被认为会加大光催化剂微粒和底物的接触面 积以及改良光催化剂的
晶体结构。然而，这种想法在经过ANOVA分析后似乎是不必要的。基于经济性 考虑观点，
450°C热处理1小时对于准备Tio2和ZnO的复合光催化剂是适合的。最后，剩下的 一个因
素，搅拌速度对于光催化作用反应进程的贡献很小。这归因于这样一个事实：吸附作用和光
催化作用的能力是在平衡状态下测量的。搅拌速度被认为影响动态的吸附作用和光催化作
用，而不影响 平衡状态的移除能力，这方面吸附作用和光催化作用的动态学需要进一步调查。
相应的，整体移除效率的 最佳因素得到如下：催化剂类型 TiO2或ZnO催化剂饱和度 5wt%
底物类型 AC 热处理温度 450C 搅拌速度 300rpm.
基于上面的结论，整体移除效率的最佳组合是A3 ，B1，C3，D1，E1，为了重新验证最佳组
合，我们应用博士Taguch的除去两个较小因素（ B和D）的观点，在这里一个新的SN比率
和MB移除效率（包括吸附作用和光催化作用）在最佳情况下 被重新定义。然后再次收集，
sn re 和y re 代表siginal to noise 和平均移除效率各自的最佳比值，两个值的公式如下表示
sn re=（SN+SN+SN）3 y re=（Y+Y+Y）3这两组值很容易被得到如下：sn re=-31.6db y
re=77.1% 吸附作用 sn re=-15.8db y re=21.9% 光催化作用。
为了重新验证预测的准确性，我们准备合成催化剂，测量它在最佳的组合A1 B1 C3 D1 E1 情
况下的吸附作用和光催化作用能力，与预期值对比这些在最佳情况下重新验证的值，被收集
起 来并列在表格6.在最初的设计和最佳情况下获得的SN比值，几乎达到100% 和我们的
预想是如此 接近，表明了很好的再现性和稳定性，吸附作用和光催化作用能力，77.5%和
22.4%，也和我们 的预期（77.1%和21.9%）一致满意的结果反映出合成催化剂的吸附作用和
光催化作用的混合效 率会被加强 根据最佳因素装置，这种合成光催化剂的健全的设计会提
高混合染色移除效率而且这种合成 光催化剂类型可以被应用于净化系统【31】