光催化降解甲基橙实验报告

光催化降解染料甲基橙2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期；3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。化还原反应的兴趣，由此推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。反应，多氯联苯脱氯，这个特性引起了环境研究工作者的极大兴趣，光催化消除污染物的亚牛日趋活跃。国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烧类、卤代有机物、表而活性剂、染料、农药、酚类、芳坯类等有机污染物降解，最终无机化为C02H20,而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科MoS：等作催化剂，其中TiO：具有价廉无毒、化学及物理稳立性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，帮TiO：是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。锐钛矿型TiO=的禁带宽度为，半导体的光吸收阈值Xg与禁带宽度Eg的关系为电子吸收光能被激发到导带上，因而在导带上产生带负电的髙活性光生电子(e-),在价带上产生带正电的光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e'+h*-*N+energy(hv‘<hvorheat)第二类是发生一系列光催化氧化还原反应，还原和氧化吸附在光催化剂表而上物质。TiO：-H+h*H：0+M•0H<A+IT—•A另一方而，光生电子可以和溶液中溶解的氧分子反应生成超氧自由基，它与H+离子结合形成.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无选择性地将氧化包括生物难以降解的％种有机物并使之完全无机化。有机物在光催化体系中的反应属于自由基反应。度可采用分光光度法测定，方法简便，常被用做光催化反应的模型反应物。四基橙的分子式如图1所示：图1结已有实验分析，甲基橙是较难降解的有机物，因而以它作为研究对象有一立的代表性。三、仪器试剂1、了解可见光分光光度计的原理与使用方法，参阅有关教材及文献资料。即在光路断开时，调节“0”旋钮，使透光率值为0.取一只lcm比色皿,加入参比溶液蒸馅水,擦干外表而(光学玻璃面应用擦镜纸擦拭)，放入比色槽中，确保放蒸馅水的比色皿在光路上，将比色槽盖合上，即光路通时，调节“100”旋钮使透光率值为100%。进行光催化反应实验时，首先向反应器内加入10mL的1000mg/L的甲基释，配成500mL的20mg/L的甲基橙溶液，然后加入纳米Ti02催化剂，磁力搅拌使之悬浮。避光充空气并开启淘汰进行光催化反应25min,每隔5min移取10mL反应液，经离心分离后，取上淸液进行可见分光效果。任0—20mg/L范I卞］内，甲基橙溶液浓度与其462nm处的吸收什呈极显著的正相关(相关系数达t/minAAo—A01/AIn(1/A)052、采用积分法中的作图法由实验数据确左反应级数。根据本实验的原理部分知道，该反应是一个表而催化反应，而一般表而催化反应更多的是零级反应:不妨设纳米TiO：光催化降解甲基橙的反应是一级反应：即1n(l/A)=kxt+常数显然，以浓度ln(l/A)对时间t作图20-1-0.5--1.0t(min)图2ln(l/A)"t图{£0-25min中时ln(l/A)~t关系成一直线，因此符合假设，即纳米TiO：光催化降解甲基橙3、由所得直线的斜率求出反应的速率常数k,根据图2可知：反应的速率常数匕二一‘。甲基橙光催化降解的半衰期t：Fln2/k：=度和它的吸光度呈线性关系，所以降解脱色率又可以由吸光度计算，即(Ao-A)/Ao,其中A。为光照前ci052、该实验中采用积分法中的作图法由实验数据确立反应级数时，舍去了30min的数据，是因为数据偏差较大，可能是因为离心后依然有部分TiO：悬浮在溶液中，而最后一组的吸光度应该很低，所以微MTiO:也会影响测怎的准确性。最后得到ln(l/A)~t的线性相关度为虬线性相关度好；说明纳XTiOc在前30分钟搅拌充分，甲基橙在催化剂达到吸附/脱附平衡，且光照反应、取样、离心等操作到位，数据相关性3、由图可知30min中内可以最大降解率约％，且降解数度在约10分钟前降解率和时间几乎呈现线性关系，在之后的反应中降解率的变化变幔，降解速率下降，渐渐趋向平缓，越接近100%速率越低。1、实验中，为什么用蒸馅水作参比溶液来调节分光光度计的透光率值为100%—般选择参比溶液的原则是什么答：用蒸憎水作参比溶液来调节分光光度汁的透光率值为100%,以消除溶液中的水对光的吸收反射或散一般选择参比溶液的原则：当试样溶液、显色剂及所用的其它试剂在测左波长处均无吸收时，可选用蒸馅水作参比液：若有显色剂或其它试剂对入射光有吸收，应选用试剂空白为参比：若试样中英它组分有吸收，而显色剂无吸收且不与其它组分作用，应选用不加显色剂的试样溶液作参比液。2、甲基橙溶液需要准确配制吗答：不需要