Transcript Fe2O3 應用於光觸媒

氧化鋅&氧化鐵複合材料
指導老師:王健聰 教授
報告者:9815728陳建霖
9415043嚴仕龍
目錄
一、動機
二、原理
三、實驗用儀器
四、實驗染劑
五、實驗測試光照效果
六、前置作業
七、COATING
八、實驗儀器步驟
九、實驗數據
何謂光觸媒?

觸媒是一種化學物質，本身能降低化學反應所需要的能量
(活化能)而促進化學反應的發生或加速反應的速率，但本
身卻不發生變化，這種促進反應的發生或是加速反應的效
應就稱觸媒。
光觸媒的原理
奈米光觸媒的反應機制
光觸媒的功能
1.殺菌、抑制病毒
 2.消除環境污染
 3.去除腐臭.異味
 4.防霧.防霉
 5.自淨化
 6.水淨化

動機


若能使鐵所吸附上的奈米級氧化鐵也有淨化空氣和淨化水質的功效，
大可改善成本及製作上的困難度。
證明奈米級氧化鐵確實有幫助光催化水中的雜質及無染物。
原理

利用基材上段燒ZnO，表面的孔洞使鐵氧化成氧化鐵的分
子變小，使其達到奈米化，且具有光觸媒的效用
實驗用儀器
UV/VIS 
 超音波震盪
UV 光照箱
高溫烘箱
實驗用染劑





中文名:分散藍 79
英文名Disperse Blue 79
分子式 C24H27BrN6O10 分子量 639.41
4-(2-Bromo-4,6-dinitrophenylazo)-5-acetylamino-2-ethoxy-N,N-bis(2acetoxyethyl)aniline
4-(2-溴-4,6-二硝基苯基偶氮)-5-乙酰氨基-2-乙氧基-N,N-双(2-乙酰氧
乙基)苯胺
(圖片来源：http://www.chemblink.com/)
實驗測試光照效果(t=分)(早上10:30太陽)
t=0
t=10
t=50
t=20
t=60
t=30
t=70
t=40
t=80
實
驗
證
明
光
照
下
可
行
前置作業
將釘子浸泡丙酮10min，取出後等其自然揮發，將其表面拋光
砂紙
浸泡
取出
丙酮
鐵釘
自然揮發
拋光
浸泡10min
再將釘子浸入丙酮中，並以超音波震盪，使其表面雜質震出，再取
出釘子在以丙酮浸泡10min ，將釘子取出自然風乾備用
浸
泡
取出
取出
新丙酮溶液
超音波震盪
新丙酮溶液
浸泡10min
自然揮發以
備用
COATING

第一次COATING
第一層 ZnO150℃ 10min
第二層 ZnO150℃ 10min
第三層 ZnO150℃ 10min
第四層 ZnO150℃ 10min300℃ 60min

第二次COATING
第一層 ZnO-SiO2120℃ 40min
第二層 ZnO-SiO2120℃ 40min
COATING
進爐
取出冷卻
進爐
取出冷卻
ZnO
ZnO
浸泡1min
浸泡1min
150℃鍛燒10min
取出冷卻
進爐
ZnO
提高溫度
進爐
浸泡1min
150℃鍛燒10min
送工廠處理
ZnO
150℃鍛燒10min
浸泡1min
150℃鍛燒10min
300℃鍛燒60min
PS.此圖以第一次舉例
成品
儀器操控





清洗燒杯和CELL
精秤50g水
加染劑於燒杯中且波長270nm吸收度1.8~2.0之間即可
選用UV/VIS儀器，先按Auto-zero使其歸零以減少誤差
設定波長於200 nm~800nm之間，且設定模式為Abs(吸收
度)
儀器實驗步驟





空白試驗：將前置作業中的含有染劑的燒杯，取出溶液加
入CELL中照UV/VIS得DATA0
將鐵釘加入含有染劑的燒杯，取出溶液加入CELL中照
UV/VIS得DATA1
將燒杯置於UV光照箱射下30min，取出溶液加入CELL中
照UV/VIS得DATA2
再將燒杯置於UV光照箱射下30min(共60min)，取出溶液
加入CELL中照UV/VIS得DATA3
再將燒杯置於UV光照箱射下30min(共90min)，取出溶液
加入CELL中照UV/VIS得DATA4
PS.每次檢測完需倒回原溶液中，CELL需以丙酮清洗
儀器實驗步驟
空白試驗(尚未加入鐵釘)
溶液
得DATA0
UV/VIS
CELL
UV/VIS檢測
鐵釘
加
入
溶液
溶液
得DATA1
UV/VIS檢測
UV光
溶液
照UV光30min
UV/VIS
UV/VIS
得DATA2
UV/VIS檢測
依DATA3類推
實驗數據
第一次 COATING ZnO
10
t=0 (未放光觸媒)
t=0 (已放光觸媒)
t=30
t=60
t=90 (加入雙氧水)
9
8
7
Absorbance

6
5
4
3
2
1
0
200
300
400
500
W a v e le n g th ( n m )
600
700
800
實驗數據
第二次 COATING ZnO-SiO2
2
t=0 (未放鐵釘)
t=0 (已放鐵釘)
t=20
t=40
t=60
t=80
1.8
1.6
1.4
Absorbance

1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
200
300
400
500
W a v e le n g th ( n m )
600
700
800
H2O2提高光觸媒效率原理



移去catalyst 表面受限的電子，降低電子與電洞的再結合。
Ｈ２Ｏ２自身分裂，直接生成OH基和氫氧負離子，其負離
子又將與電洞生成氫氧自由基或者經過ＵＶ照射直接生成
氫氧自由基，提高了光催化效率
Ｈ２Ｏ２本身具有加速中間產物氧化的效應
結論
@奈米級的氧化鐵確實可以去除水中的雜質~
且效果不錯~希望將此發現廣泛用在日常生
活上~讓空氣中的雜質可以分解成無害的物
質。