实验tio2光催化降解甲基橙性能研究-liang.doc

实验二TiO2光催化降解甲基橙性能研究一、目的要求1、掌握确定反应级数的方法;.2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期;3、了解光催化反应仪的以及可见分光光度计的使用方法。二、基本原理1972年Fujishima和Honda发现光照的TiO2单晶电极能分解水,推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。1976年,Cary在近紫外光的照射下用二氧化钛的悬浊液可使多氯联苯脱氯,光催化反应逐渐成为人们关注的热点之一。光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解为相对环境友好的2CO,2H O等无机物,污染物中的X原子、S原子、P原子和N原子等则分别转化为X?,24SO?-,34PO?,4NH?,3NO?-等无机离子。光催化法具有能够彻底消除有机污染物,无二次污染,且可在常温常压下进行等优点,因此在消除污染物的研究领域日趋活跃。光催化通常以半导体如2TiO,ZnO,CdS,2 3Fe O,3WO,2SnO,ZnS,3SrTiO,CdSe,CdTe,2 3In O,2FeS,GaAs,GaP,SiC,2MoS等作催化剂,其中2TiO具有价廉无毒、化学及物理光腐蚀、催化活稳定性好、耐性好等优点,是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。目前,纳米2TiO的制备技术及在水和气相有机、无机污染物的光催化去除等研究取得很大进展,是极具前途的环境污染深度净化技术,在环境保护领域受到广泛关注。半导体自身的光电特性决定其催化剂特性。半导体含有能带结构,一般是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成,中间隔着禁带。当半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带,在导带上产生带负电的高活性光生电子(e?),在价带上留下空穴产生带正电的光生空穴(h?),形成光生电子-空穴对,研究证明,当pH=1时用能量等于或大于禁带宽度的光(λ<388nm的近紫外光)照射锐钛矿型2TiO半导体光催化剂时,,具有强氧化性;电子则具有强还原性。当光生电子和空穴到达表面时,可发生两类反应。第一类是简单的复合,如果光生电子与空穴没有被利用,则会重新复合,使光能以热能的形式散发掉N energy or heate h hv? ?? ??()第二类是电子和空穴在移动到表面后,分别和表面物质反应生成高活性的氧化自由基。主要的一些反应如下:2TiOe h? ?? ?OH OHh? ?? ??2H O OH+Hh? ?? ??2 2O H O +H OOHe? ? ?? ???? ?2 2 22HOO O H O? ??-2 2 2 2H O + O OH OH O? ???22 2O 2H H O? ?? ??此外OH?,OOH?和2 2H O之间可以相互转化2 2 2 2H O OH OOH+H O? ?? ?有机物即使是生物也难以降解的各种有机物,在光催化体系中利用高度活性的羟基自由基OH?反应,被无选择性地氧化成无机化合物。无机化合物?甲基橙染料无挥发性,是一种工业上常见的偶氮类染料。其分子