文档介绍：该【光催化降解甲基橙 】是由【天天湖人】上传分享，文档一共【5】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【光催化降解甲基橙 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。N-TiO2的制备及可见光降解有机污染物的测定
一、目的要求
1、N混杂TiO2光催化剂的简略液溶液制备;
2、测定甲基橙在可见光作用下的光催化降解反响速率常数;
3、认识可见光分光光度计的结构、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。
二、实验原理
国内外大批研究表示,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,最后无机化为
CO,HO。所以,光催化技术拥有在常
2
2
温常压下进行,完全除去有机污染物,无二次污染等长处。
光催化技术的研究波及到原子物理、
凝集态物理、胶体化学、化学反响动力学、催化材
料、光化学和环境化学等多个学科,
所以多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交
叉集合而成的一门新兴的科学。
光催化以半导体如TiO,ZnO,CdS,WO,SnO,ZnS,SrTiO
3
等作催化剂,此中
TiO
拥有价廉
2
3
2
2
无毒、化学及物理稳固性好、耐光腐化、催化活性好等长处。
TiO2
是当前宽泛研究、成效较
好的光催化剂之一。
半导体之所以能作为催化剂,
是由其自己的光电特征所决定的。
半导体粒子含有能带结
构,往常状况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带组成,
它们以前由禁带分
开。研究证明,当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为,半导体的光汲取阈值λ
g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)照耀半导体光催化剂时,
半导体价带上的电子汲取光能被激发到导带上,因此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。空穴拥有强氧化性;电子则拥有强复原性。
当光生电子和空穴抵达表面时,可发生两类反响。第一类是简单的复合,假如光生电子
与空穴没有被利用,则会从头复合,使光能以热能的形式发散掉。
第二类是发生一系列光催化氧化复原反响,复原和氧化吸附在光催化剂表面上物质。
TiO2→e-+h+
-
OH+h+→·OH
++
H2O+h→·OH+H
+
A+h→·A
另一方面,光生电子能够和溶液中溶解的氧分子反响生成超氧自由基,它与H+离子联合
:
O2+e-+H+→·O2-+H+→·OOH
2HOO·→O2+H2O2
H2O2+·O2→OH+OH-+O2
O2-+2H+→H2O2
别的·OH,·OOH和H2O2之间能够互相转变
H2O2+·OH→·OOH+H2O2
使之完整无机化。有机物在光催化系统中的反响属于自由基反响。
甲基橙染料是一种常有的有机污染物,无挥发性,且拥有相当高的抗直接光分解和氧化
的能力;其浓度可采纳分光光度法测定,方法简易,常被用做光催化反响的模型反响物。四
基橙的分子式如图1所示:
从结构上看,它属于偶氮染料,这种染料是染料各种中最多的一种,约占所有染料的
50%左右。依据已有实验剖析,甲基橙是较难降解的有机物,因此以它作为研究对象有必定
的代表性。
三、仪器试剂
磁力搅拌器2台,抽滤装置一套,烘箱一台,高温炉一台,电子天平一台,秒表一个,移液
枪一支,722型可见光分光光度计1台;可见光氙灯灯源1台(附420nm滤波片);培育皿两
套;
甲基橙储备液(15mg/L),钛酸丁酯一瓶,氨水一瓶,蒸留水,
四、实验步骤
N-TiO2光催化剂的制备
配制质量浓度为1%的氨水溶液100ml,在强力搅拌下,向以上氨水溶液中加入钛酸正丁酯8ml,持续搅拌1h,过滤,清洗,在100oC下干燥10min。在500oC下办理2h,获得N-TiO2。
光催化活性测试
取甲基橙溶液10ml(15mgL-1)分装在两个表面皿中,并分别加入gN-TiO2光催化剂,静置10min,以使固液两相达到吸附均衡,而后经离心分别,取上层
清液测试其浓度。而后将样品置于可见光氙灯下光照。每隔2min,取样4ml(此时关掉光源),用离心计离心,而后再用可见分光光度计测试甲基橙溶液波长为462nm处的汲取,并记录实验数据。
五、数据记录与办理
1、设计实验数据表,记录温度。甲基橙初始的吸光度A0=。
表——1
1#:在无光催化剂作用下,甲基橙在光照下的状况
2#:在N-TiO2光催化作用下,甲基橙在无光照下的状况
3#:在N-TiO2光催化作用下,甲基橙在光照下的状况
反响时间/min
0
20
40
60
80
100
1#(吸光度/A)
1#Ln(C0/C)
2#(吸光度/A)
2#Ln(C0/C)
3#(吸光度/A)
3#Ln(C0/C)
4#(吸光度/A)
4#Ln(Co/C)
纳米Ti02
光催化降解甲基橙的反响是一级反响:即
0
kt
ln(C/C)=
明显,以浓度ln(C0/C)对时间t作图:
图1(1#)
反响时间/min
020
40
60
80
100
1#(吸光度/A)
1#Ln(C0/C)
-
2#(吸光度/A)
2#Ln(C0/C)
3#(吸光度/A)
3#Ln(C0/C)
4#(吸光度/A)
4#Ln(Co/C)
由所得直线的斜率,求出甲基橙降解的速率常数k(TiO2)=
由所得直线的斜率
,求出甲基橙降解的速率常数
2
(N-TiO)=
k
据图3可知,在0—min中时ln(C0/C)~t关系成向来线,所以切合假定,即N-Ti02光催化
降解甲基橙的反响是一级反响。N-TiO2光催化剂在可见光作用下能有效地降解有机染
料。
6、结果与议论
、用可见分光光度计测试甲基橙浓度的原理
、怎样调整分光光度计零点
翻开722型分光光度计电源开关,预热至稳固。调理分光光度计的波长旋钮至462nm。翻开
比色槽盖,即在光路断开时,调理“0”旋钮,,加入参
比溶液蒸馏水,擦干表面面(光学玻璃面应用擦镜纸擦抹),放入比色槽中,保证放蒸馏水
的比色皿在光路上,将比色槽盖合上,即光路通时,调理“100”旋钮使透光率值为100%。
、甲基橙光催化降解速率与哪些要素相关
影响甲基橙光催化降解速率要素有:纳米Ti02颗粒大小、光照强度、搅拌程度、催化剂的
用量、温度、溶液初始pH、溶液初始浓度等。
、为何要做两个空白对照实验,其目的是什么
、怎样确立甲基橙的光催化降解反响级数
、经过本次开放实验,说说个人心得