光催化降解甲基橙實驗報告

光催化降解染料甲基橙2、測定甲基橙光催化降解反應速率常數(shù)和半衰期；3、了解可見光分光光度計的構(gòu)造、工作原理、掌握分光光度計的使用方法?；€原反應的興趣，由此推動了有機物和無機物光氧化還原反應的研究。反應，多氯聯(lián)苯脫氯，這個特性引起了環(huán)境研究工作者的極大興趣，光催化消除污染物的亞牛日趨活躍。國內(nèi)外大量研究表明，光催化法能有效地將燒類、鹵代有機物、表而活性劑、染料、農(nóng)藥、酚類、芳坯類等有機污染物降解，最終無機化為C02H20,而污染物中含有的鹵原子、硫原子、磷常壓下進行，徹底消除有機污染物，無二次污染等優(yōu)點。光催化技術(shù)的研究涉及到原子物理、凝聚態(tài)物理、膠體化學、化學反應動力學、催化材料、光化學和環(huán)境化學等多個學科，因此多相光催化科技是集這些學科于一體的多種學科交叉匯合而成的一門新興的科MoS：等作催化劑，其中TiO：具有價廉無毒、化學及物理穩(wěn)立性好、耐光腐蝕、催化活性好等優(yōu)點，幫TiO：是目前廣泛研究、效果較好的光催化劑。銳鈦礦型TiO=的禁帶寬度為，半導體的光吸收閾值Xg與禁帶寬度Eg的關系為電子吸收光能被激發(fā)到導帶上，因而在導帶上產(chǎn)生帶負電的髙活性光生電子(e-),在價帶上產(chǎn)生帶正電的光當光生電子和空穴到達表面時，可發(fā)生兩類反應。第一類是簡單的復合，如果光生電子與空穴沒有被利用，則會重新復合，使光能以熱能的形式散發(fā)掉e'+h*-*N+energy(hv‘<hvorheat)第二類是發(fā)生一系列光催化氧化還原反應，還原和氧化吸附在光催化劑表而上物質(zhì)。TiO：-H+h*H：0+M?0H<A+IT—?A另一方而，光生電子可以和溶液中溶解的氧分子反應生成超氧自由基，它與H+離子結(jié)合形成.00H自HA+?0LOH+0IT+0-?0；+2H*fHAHA+?OH-?OOH+HO利用髙度活性的疑基自由基.0H無選擇性地將氧化包括生物難以降解的％種有機物并使之完全無機化。有機物在光催化體系中的反應屬于自由基反應。度可采用分光光度法測定，方法簡便，常被用做光催化反應的模型反應物。四基橙的分子式如圖1所示：圖1結(jié)已有實驗分析，甲基橙是較難降解的有機物，因而以它作為研究對象有一立的代表性。三、儀器試劑1、了解可見光分光光度計的原理與使用方法，參閱有關教材及文獻資料。即在光路斷開時，調(diào)節(jié)“0”旋鈕，使透光率值為0.取一只lcm比色皿,加入?yún)⒈热芤赫麴W水,擦干外表而(光學玻璃面應用擦鏡紙擦拭)，放入比色槽中，確保放蒸餡水的比色皿在光路上，將比色槽蓋合上，即光路通時，調(diào)節(jié)“100”旋鈕使透光率值為100%。進行光催化反應實驗時，首先向反應器內(nèi)加入10mL的1000mg/L的甲基釋，配成500mL的20mg/L的甲基橙溶液，然后加入納米Ti02催化劑，磁力攪拌使之懸浮。避光充空氣并開啟淘汰進行光催化反應25min,每隔5min移取10mL反應液，經(jīng)離心分離后，取上淸液進行可見分光效果。任0—20mg/L范I卞］內(nèi)，甲基橙溶液濃度與其462nm處的吸收什呈極顯著的正相關(相關系數(shù)達t/minAAo—A01/AIn(1/A)052、采用積分法中的作圖法由實驗數(shù)據(jù)確左反應級數(shù)。根據(jù)本實驗的原理部分知道，該反應是一個表而催化反應，而一般表而催化反應更多的是零級反應:不妨設納米TiO：光催化降解甲基橙的反應是一級反應：即1n(l/A)=kxt+常數(shù)顯然，以濃度ln(l/A)對時間t作圖20-1-0.5--1.0t(min)圖2ln(l/A)"t圖{￡0-25min中時ln(l/A)~t關系成一直線，因此符合假設，即納米TiO：光催化降解甲基橙3、由所得直線的斜率求出反應的速率常數(shù)k,根據(jù)圖2可知：反應的速率常數(shù)匕二一‘。甲基橙光催化降解的半衰期t：Fln2/k：=度和它的吸光度呈線性關系，所以降解脫色率又可以由吸光度計算，即(Ao-A)/Ao,其中A。為光照前ci052、該實驗中采用積分法中的作圖法由實驗數(shù)據(jù)確立反應級數(shù)時，舍去了30min的數(shù)據(jù)，是因為數(shù)據(jù)偏差較大，可能是因為離心后依然有部分TiO：懸浮在溶液中，而最后一組的吸光度應該很低，所以微MTiO:也會影響測怎的準確性。最后得到ln(l/A)~t的線性相關度為虬線性相關度好；說明納XTiOc在前30分鐘攪拌充分，甲基橙在催化劑達到吸附/脫附平衡，且光照反應、取樣、離心等操作到位，數(shù)據(jù)相關性3、由圖可知30min中內(nèi)可以最大降解率約％，且降解數(shù)度在約10分鐘前降解率和時間幾乎呈現(xiàn)線性關系，在之后的反應中降解率的變化變幔，降解速率下降，漸漸趨向平緩，越接近100%速率越低。1、實驗中，為什么用蒸餡水作參比溶液來調(diào)節(jié)分光光度計的透光率值為100%—般選擇參比溶液的原則是什么答：用蒸憎水作參比溶液來調(diào)節(jié)分光光度汁的透光率值為100%,以消除溶液中的水對光的吸收反射或散一般選擇參比溶液的原則：當試樣溶液、顯色劑及所用的其它試劑在測左波長處均無吸收時，可選用蒸餡水作參比液：若有顯色劑或其它試劑對入射光有吸收，應選用試劑空白為參比：若試樣中英它組分有吸收，而顯色劑無吸收且不與其它組分作用，應選用不加顯色劑的試樣溶液作參比液。2、甲基橙溶液需要準確配制嗎答：不需要