二氧化钛光催化实验方案指导老师:张慧课题组成员：王兴男、刘克峰、石侃执笔人：刘克峰一、问题的提出（1）纳米TiO2由于具有高效、廉价、耐化学腐蚀以及高光催化活性、绿色环保等特点，所以TiO2光催化技术是当今研究的热点。（2）大量研究报道表明：纳米TiO2光催化技术对水体污染物如无机物、染料、农药、表面活性剂、含油废水、高分子聚合物等的降解有着明显的优势。据不完全统计，约有几十种模拟染料废水进行了脱色与矿化实验，可选择实验室现有的染料进行光催化降解实验，对比和考察制备的纳米TiO2催化剂的光催化活性。二、实验假设与理论依据1.实验假设国内外大量研究表明，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，最终无机化为CO2,H2O。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，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学。通过该课题实验研究，使本小组成员更好地了解到了光催化机理，从而结合本专业知识应用到实际生产生活中。加深对专业知识的探究和应用，使学生自觉地学习、自主地学习。2.理论依据光催化以半导体如TiO2,ZnO,CdS,WO3,SnO2,ZnS,SrTiO3等作催化剂，其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点。TiO2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂之一。半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV，半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为（nm）=1240/Eg(eV)当用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm的近紫外光）照射半导体光催化剂时，半导体价带上的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高活性光生电子（e-），在价带上产生带正电的光生空穴（h+）,形成光生电子-空穴对。空穴具有强氧化性；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。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面上物质。TiO2→e-+h+OH-+h+→·OHH2O+h+→·OH+H+---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---A+h+→·A另一方面，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.OOH自由基：O2+e-+H+→·O2-+H+→·OOH2HOO·→O2+H2O2H2O2+·O2→OH+OH-+O2·O2-+2H+→H2O2此外·OH,·OOH和H2O2之间可以相互转化H2O2+·OH→·OOH+H2O2利用高度活性的羟基自由基.OH无选择性地将氧化包括生物难以降解的各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。甲基橙染料是一种常见的有机污染物，无挥发性，且具有相当高的抗直接光分解和氧化的能力；其浓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：从结构上看，它属于偶氮染料，这类染料是染料各类中最多的一种，约占全部染料的50%左右。根据已有实验分析，甲基橙是较难降解的有机物，因而以它作为研究对象有一定的代表性。三、实验目标1.科研目标通过纳米TiO2光催化降解有机物课题实验，研究对水体污染物如无机物、染料、农药、表面活性剂、含油废水、高分子聚合物等的降解功效2.育人目标为化工专业提高了一个良好的学生合作、自我动手、师生交流的平台，使课题小组成员初步掌握了二氧化钛光催化机理和实验方法。四、实验对象、方法及手段1.实验对象N-TiO2光催化剂、甲基橙溶液---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---2.实验方法可见光光催化二氧化钛，降解甲基橙3.检测手段（数据统计）通过可见分光光度计测试甲基橙溶液波长为462nm处的吸收，并记录...