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(yīng)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。化還原反應(yīng)的興趣，由此推動了有機(jī)物和無機(jī)物光氧化還原反應(yīng)的研究。反應(yīng)，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(jī)物、表而活性劑、染料、農(nóng)藥、酚類、芳坯類等有機(jī)污染物降解，最終無機(jī)化為C02H20,而污染物中含有的鹵原子、硫原子、磷常壓下進(jìn)行，徹底消除有機(jī)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(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、催化材料、光化學(xué)和環(huán)境化學(xué)等多個學(xué)科，因此多相光催化科技是集這些學(xué)科于一體的多種學(xué)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(xué)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(dǎo)體的光吸收閾值Xg與禁帶寬度Eg的關(guān)系為電子吸收光能被激發(fā)到導(dǎo)帶上，因而在導(dǎo)帶上產(chǎn)生帶負(fù)電的髙活性光生電子(e-),在價帶上產(chǎn)生帶正電的光當(dāng)光生電子和空穴到達(dá)表面時，可發(fā)生兩類反應(yīng)。第一類是簡單的復(fù)合，如果光生電子與空穴沒有被利用，則會重新復(fù)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(yīng)，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(yīng)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(jī)物并使之完全無機(jī)化。有機(jī)物在光催化體系中的反應(yīng)屬于自由基反應(yīng)。度可采用分光光度法測定，方法簡便，常被用做光催化反應(yīng)的模型反應(yīng)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(jī)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(guān)教材及文獻(xiàn)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(xué)玻璃面應(yīng)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(jìn)行光催化反應(yīng)實驗時，首先向反應(yīng)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(jìn)行光催化反應(yīng)25min,每隔5min移取10mL反應(yīng)液，經(jīng)離心分離后，取上淸液進(jìn)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(guān)(相關(guān)系數(shù)達(dá)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(yīng)級數(shù)。根據(jù)本實驗的原理部分知道，該反應(yīng)是一個表而催化反應(yīng)，而一般表而催化反應(yīng)更多的是零級反應(yīng):不妨設(shè)納米TiO：光催化降解甲基橙的反應(yīng)是一級反應(yīng)：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(guān)系成一直線，因此符合假設(shè)，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(yīng)的速率常數(shù)k,根據(jù)圖2可知：反應(yīng)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(guān)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(yīng)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(yīng)該很低，所以微MTiO:也會影響測怎的準(zhǔn)確性。最后得到ln(l/A)~t的線性相關(guān)度為虬線性相關(guān)度好；說明納XTiOc在前30分鐘攪拌充分，甲基橙在催化劑達(dá)到吸附/脫附平衡，且光照反應(yīng)、取樣、離心等操作到位，數(shù)據(jù)相關(guān)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(guān)系，在之后的反應(yīng)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(zhǔn)確配制嗎答：不需要