表面電位之探討

亞甲藍在水溶液中通常以離子型態 (MB⁺) 呈現，而氧化鉬屬於 n-type 的材料，所以在兩者之間可能存在正負電的吸引力，因此氧化鉬 的表面電位可能是影響染料吸附的一大主因。為了證實最大吸附容量與 表面電位的關係，故在此也進行了表面電位的分析，如圖 4-14 與表 4-3。

可發現，MoO-10、MoO-30 和 MoO-90 其與實驗 pH 值條件相仿的表面 電位分別為 -10.3、 -13.8 和 -19.9 mV，對亞甲藍的最大吸附容量分別為 226.2、558.7 和 565.0 mg/g。而 MoO-10L、MoO-30L 和 MoO-90L 其與實 驗 pH 值條件相仿的表面電位分別為 -27.5、 -25.6 和 -21.3 mV，對亞甲 藍的最大吸附容量分別為 613.5、602.4 和 581.4 mg/g。可發現當產物之 表面電位越低，其最大吸附容量也越大。其中 MoO-10L 為所有產物中具 有最低的表面電位 (-27.5 mV)，而其對亞甲藍的吸附量也最大 (613.5 mg/g)。

圖 4-14 不同產物於不同 pH 值下的表面電位。

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表 4-3 比表面積、表面電位與最大吸附容量之整理表。

產物編號 MoO-10 MoO-30 MoO-90 MoO-10L MoO-30L MoO-90L 比表面積 (m²/g) 0.87 1.19 1.92 15.44 14.07 12.25

表面電位 (mv) -10.3 -13.8 -19.9 -27.5 -25.6 -21.3 最大吸附容量

(mg/g) 226.2 558.7 565.0 613.5 602.4 581.4

圖 4-15 最大吸附容量與表面電位之關係圖。

進一步比較不同材料對亞甲藍之吸附效果，從表 4-4 可看出，一般 文獻值的單位面積最大吸附容量介在 0.1-3.2 mg/m²，僅在 Zhao³⁹的研究 中有 50.9 mg/m²的卓越表現。而在本研究中的產物 MoO-10、MoO-30 和 MoO-90 其單位面積最大吸附容量分別為 260.0、469.5 和 294.3 mg/m²。 MoO-10L、MoO-30L 和 MoO-90L 其單位面積最大吸附容量分別為 39.7、

42.8 和 47.5 mg/m²。其中以 MoO-30 具最大值 469.5 mg/m²，此數值遠高

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過於目前我們所知的文獻報導值。而且市售的α-MoO3，其最大吸附容量 與單位面積最大吸附容量，分別僅有 21.4 mg/g 及 17.6 mg/m²，顯示本研 究中合成出的氧化鉬其吸附效果遠遠高於市售的α-MoO3。當材料的表面 電位為負值時，對於亞甲藍離子或是其他陽離子染料，容易產生庫倫引 力，有利於吸附。若表面電位越低，則庫倫引力越大，吸附量也就越大，

但會趨近平穩，如圖 4-15。本研究中所有產物的比表面積雖小，但其表 面電位低，且再加上氧化鉬本身的特性，因此有利於提升吸附亞甲藍離 子之效果。

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4.3.4 表面電位對於不同染料之影響

為了進一步探討表面電位對於染料吸附的影響，故在此也進行了不 同染料的吸附。利用 MoO-90L 分別與亞甲藍 (陽離子型)、羅丹明 B (陽 離子型)、日落黃 (陰離子型) 和甲基藍 (陰離子型) 進行吸附，染料之結 構圖如圖 4-16 及圖 4-17。MoO-90L 對於亞甲藍、羅丹明 B、日落黃和甲 基藍之吸附量分別為 550.8、71.8、16.1 和 18.3 mg/g，如圖 4-18。由實驗 結果可知，當氧化鉬與陰離子型的染料進行吸附時，由於同性電相斥的 性質，其吸附效果相當差。反觀，當氧化鉬與陽離子型的染料進行吸附 時，由於異性電相吸的性質，其吸附效果遠遠高於陰離子型的染料。羅 丹明 B 的吸附量為 71.8 mg/g，與陰離子型的染料比較，可高達 4 倍以上 的吸附量，而亞甲藍的吸附量為 550.8 mg/g，更是高達 30 倍以上的吸附 量，由此顯示氧化鉬對於陽離子型的染料有良好的吸附效果，對於亞甲 藍更有專一性的吸附表現。在此也證實，氧化鉬的表面電位對於陰離子 型及陽離子型染料的吸附效果，有明顯的差異。

圖 4-16 陽離子型染料之結構圖。

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圖 4-17 陰離子型染料之結構圖。

圖 4-18 MoO-90L 對於不同染料之吸附量關係圖。

(MoO-90: 10 mg，染料: 0.050 mM, 500mL)

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