陈庆春 ，邦 宇 ，邓慧宇 ，辛育东 ，张小广 ，王玲钰

（1.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室培育基地，江西南昌330013；2.东华理工大学材料科学与工程系；3.化工资源有效利用国家重点实验室）

催化材料

钼酸镉滴定-沉淀法制备及其光催化降解性能*

陈庆春1，2，3，邦 宇1，2，邓慧宇1，2，辛育东1，2，张小广1，2，王玲钰1，2

（1.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室培育基地，江西南昌330013；2.东华理工大学材料科学与工程系；3.化工资源有效利用国家重点实验室）

以醋酸镉和钼酸钠为主要原料，通过自制的滴定-沉淀装置和方法在室温下制备了钼酸镉微/纳晶体。产物经X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等表征，结果表明，沉淀陈化环境会影响到钼酸镉晶体产物的尺寸和形貌。光催化降解实验结果表明：钼酸镉晶体在紫外光照下对罗丹明B染料有较好的降解作用，钼酸镉晶体颗粒尺寸越小，降解效果越好。

钼酸镉；微/纳晶体；滴定-沉淀法；光催化降解性能

晶体的性质不仅取决于其组成，而且与其结构、相态、形状、尺寸以及粒径分布等因素有关，因此对无机微/纳米晶体材料的形貌控制是现代材料化学的一个重要目标［1］。与块状晶体材料不同，微/纳米晶体材料的形态和尺寸决定了材料的特有性能，控制材料的结构和维度引起了很多的关注［2-7］。钼酸盐和钨酸盐一样，都可具有白钨矿型结构，其纳米晶/微晶的制备方法主要包括熔盐法、有机配合物前驱体法、模板法、微乳液法、水热法、溶剂热法和微乳液-溶剂热法等［1］。钼酸镉是钼酸盐中比较具有代表性和典型的一种，由于制备方法的不同，所得到的钼酸镉的形貌及性质也有所不同。研究人员对此进行了有效研究，如张大凤等［8］采用微波辅助沉淀法快速制备了钼酸镉微球，比较了其与用直接沉淀法和水热法制备的钼酸镉的光催化性能；白波等［9］以酵母菌为核，利用水热法获得了钼酸镉@酵母菌核-壳结构光催化剂，其形成机理可以描述为吸附-多相成晶过程；刘晓林等［10］采用反相微乳液法在室温条件下制备了一系列不同粒度的八面体纳米钼酸镉，研究了其表面热力学性质；Y.F.Li等［11］利用反相微乳液法在室温下制备了均一的钼酸镉纳米八面体，并讨论了其生长机理、发光性能及电化学性能；Q.Gong等［12］利用微乳液法合成了单晶钼酸镉八面体微米颗粒；X.H.Jiang等［13］使用不同前驱体在较低的温度下水热合成了钼酸镉的纳米颗粒，其新意在于从微米颗粒向纳米颗粒转化，发现其光学性能明显有赖于颗粒的尺寸大小；也有研究人员利用微波辅助法同样制备了钼酸镉的纳米颗粒，并研究了其禁带宽度［14］；L.R.Hou 等［15］使用微波辅助水热法制备了可以高效降解甲基橙的钼酸镉纳米棒；Y.D.Liu等［16］利用一步水热法制备了具有增强光催化性能的钼酸镉/硫化镉复合材料。本研究以醋酸镉和钼酸钠为主要原料，通过自制的滴定-沉淀装置和方法在室温下制备钼酸镉微/纳晶体，考察沉淀陈化环境对钼酸镉晶体形貌的影响，并测试各种形貌钼酸镉晶体光催化降解染料性能，找寻钼酸镉晶体形貌和光催化降解性能的构效关系。

1 实验

1.1 产物制备方法

分别配制0.1 mol/L的醋酸镉溶液、0.1 mol/L的钼酸钠溶液和0.1 mol/L的溴化钠溶液，采用自制的滴定-沉淀装置［17］，在3种沉淀陈化环境下制备钼酸镉晶体。

产物1（S1）：2 mL 0.1 mol/L的钼酸钠溶液用去离子水稀释到10 mL，置于装置上端的滴定管中，2 mL 0.1 mol/L的醋酸镉溶液置于装置下端的接收容器中，以一定速度将钼酸钠溶液滴入到醋酸镉溶液中，待滴定完后，室温下静置20 h，离心洗涤沉淀产物，将产物烘干待表征和光催化降解实验。

产物2（S2）：2 mL 0.1 mol/L的钼酸钠溶液用去离子水稀释到10 mL，置于装置上端的滴定管中，2 mL 0.1 mol/L的醋酸镉溶液和2 mL 0.1 mol/L的溴化钠溶液混合后置于装置下端的接收容器中，以一定速度将钼酸钠溶液滴入到醋酸镉溶液中，待滴定完后，室温下静置20 h，离心洗涤沉淀产物，将产物烘干待表征和光催化降解实验。

产物 3（S3）：2 mL 0.1 mol/L 的钼酸钠溶液和8 mL的乙醇混合，置于装置上端的滴定管中，2 mL 0.1 mol/L的醋酸镉溶液和2 mL 0.1 mol/L的溴化钠溶液混合后置于装置下端的接收容器中，以一定速度将钼酸钠溶液滴入到醋酸镉溶液中，待滴定完后，室温下静置20 h，离心洗涤沉淀产物，将产物烘干待表征和光催化降解实验。

1.2 产物表征

所得3种产物晶体结构采用Philips 3710 X射线衍射仪进行表征，采用Cu靶，工作电流为20 mA，电压为 40 kV，扫描速度为 5 （°）/min，步长为 0.02°；形貌观察采用JEOL 5900扫描电子显微镜进行。

1.3 光催化降解实验

所得产物的光催化降解实验在紫外光下进行测试。紫外光由300 W中压汞灯提供，反应在室温下进行。典型过程如下：将10 mg的光催化剂分散到50 mL 8 mg/L的罗丹明B染料中，在黑暗环境中磁力搅拌吸附120 min达吸附平衡后开启汞灯，每隔一定时间量取4 mL溶液离心，离心液用紫外可见分光光度计测试罗丹明B在553 nm处吸光度，计算降解率。

2 结果与讨论

2.1 产物的XRD表征

本研究使用3种沉淀陈化环境制备了钼酸镉晶体，所得产物的晶体结构都采用X射线衍射仪进行了表征，3种产物的XRD谱图如图1所示。从图1可以看出，产物表现出了钼酸镉的特征衍射峰，对应PDF卡片为07-0209。

2.2 产物的形貌表征

对所得产物进行电子显微镜的形貌观察，分别得到产物1、产物2和产物3的形貌照片，见图2。从图2可以看出，3种钼酸镉晶体形貌各异，颗粒尺寸也相差较大。产物1呈现梭形的趋势，平均尺寸在500~800 nm；产物2呈现纺锤形，颗粒尺寸大多在3 μm左右；产物3则多为球形颗粒，平均尺寸在200 nm左右。3种晶体材料形貌和尺寸间的差异表明溴化钠和乙醇的引入会影响到晶体的生长。可以初步判断，乙醇可以延缓晶体的生长速度，可能是乙醇分子阻碍了无机离子的扩散。

图 2 产物 1（a）、 产物 2（b）、产物 3（c）的扫描电镜照片

2.3 产物的光催化降解性能

考察了在紫外光照下3种产物催化降解染料罗丹明B性能。溶液中染料浓度随时间变化情况及降解率如图3所示。在图3中，a和b对应的是产物1在紫外光照下的降解作用，c和d对应的是产物2在紫外光照下的降解作用，e和f对应的是产物3在紫外光照下的降解作用。从图3可以看出，3种产物在相同条件下对罗丹明B染料的降解效果不一样，基本遵循颗粒越小，光催化降解能力越强的规律，这体现了纳米材料的小尺寸效应。

图3 3种产物作用下溶液中染料浓度随时间变化（a，c，e）及降解率（b，d，f）图

3 结论

采用醋酸镉和钼酸钠为主要原料，利用自制的滴定-沉淀装置可以制备钼酸镉的微/纳米晶体。通过调节沉淀陈化环境从而控制钼酸镉晶体的形貌和尺寸大小。溴化钠和乙醇的引入明显影响到钼酸镉晶体的生长，乙醇分子可以延缓体系中离子的扩散，限制了晶体的生长，在相同时间内得到更为细小的晶粒。通过染料溶液降解实验，表明钼酸镉晶体在紫外光照下可以降解罗丹明B染料，晶粒越小，降解效果越好。

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［17］陈庆春，邓慧宇，辛育东.一种制备微米沉淀物的简易滴定装置：中国，205910128［P］.2017-01-25.

Preparation and photocatalytic degradation performance of CdMoO4micro/nano crystallines by titration-precipitation method

Chen Qingchun1，2，3，Bang Yu1，2，Deng Huiyu1，2，Xin Yudong1，2，Zhang Xiaoguang1，2，Wang Lingyu1，2
（1.State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment，East China University of Technology，Nanchang 330013，China；2.Department of Materials Science and Engineering，East China University of Technology；3.State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering）

CdMoO4micro/nano crystals were prepared by titration-precipitation method at room temperature with Cd(Ac)2and Na2MoO4as raw materials.The as-obtained products were characterized by powder X-ray diffraction（XRD）and scanning electron microscope（SEM）.The characterization results showed that the size and morphology of CdMoO4were affected by precipitation and aging environment.The results of photocatalytic degradation experiment showed that the CdMoO4crystal could degrade Rhodamine B under the irradiation of UV light，and the CdMoO4crystal smaller，the performance better.

CdMoO4；micro/nano crystal；titration-precipitation method；photocatalytic degradation performance

TQ136.12

A

1006-4990（2018）01-0066-03

核资源与环境重点实验室开放基金项目（NRE1609）；国家自然科学基金项目（51463001，51666002）；化工资源有效利用国家重点实验室开放基金项目（CRE-2015-C-107）。

2017-07-15

陈庆春（1974— ），男，博士，副教授，主要研究领域为无机纳米材料合成化学、光催化剂与环境治理技术，已发表论文50多篇。

联系方式：qchchen@ecit.cn