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光化学原理课件一、引言光化学原理是研究光与物质相互作用过程中所发生的化学变化的学科。
光化学在自然界和人类生活中扮演着重要角色，如光合作用、太阳能转换、光固化技术等。
本课件旨在介绍光化学的基本原理、光化学反应类型、光化学应用等方面的知识，帮助读者更好地理解和掌握光化学原理。
二、光化学基本原理1. 光的性质光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。
根据波长不同，光可以分为紫外光、可见光和红外光。
光的速度、波长和频率之间有一定的关系，即c = λν，其中c为光速，λ为波长，ν为频率。
2. 光的吸收与发射物质对光的吸收和发射是光化学过程的基础。
当光照射到物质表面时，物质分子中的电子吸收光能，从基态跃迁到激发态。
激发态电子不稳定，会通过辐射跃迁或非辐射跃迁回到基态，释放出能量。
这个过程表现为物质的颜色和荧光现象。
3. 光化学反应光化学反应是指在光的作用下，物质发生化学变化的过程。
光化学反应可以分为两类：光合作用和光解作用。
光合作用是指光能转化为化学能的过程，如植物的光合作用；光解作用是指光能导致化学键断裂的过程，如光解水制氢。
三、光化学反应类型1. 直接光化学反应直接光化学反应是指光直接作用于反应物，使其发生化学变化的过程。
例如，光解水制氢、光氧化还原反应等。
2. 间接光化学反应间接光化学反应是指光作用于催化剂或敏化剂，使其激发后引发反应的过程。
例如，光合作用、光催化氧化还原反应等。
3. 光敏化反应光敏化反应是指光激发敏化剂，敏化剂将能量转移给反应物，从而引发化学反应的过程。
光敏化反应在光动力治疗、光催化等领域具有重要意义。
四、光化学应用1. 光合作用光合作用是自然界中最重要的光化学过程，是植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。
光合作用为生物提供了能量和氧气，维持了地球生态系统的平衡。
2. 太阳能转换太阳能转换是指将太阳光能转化为电能或其他形式能量的过程。
太阳能电池、太阳能热利用等技术都是基于光化学原理实现的。
第四章 光化学氧化光化学反应：在光的作用下进行的化学反应。
光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生了分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。
光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中，光电转换以及光化学转换一直是十分活跃的研究领域。
1972年Fujishima 和Honda 发现光照的TiO 2单晶电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推进了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。
光降解：通常是指有机物在光作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成二氧化碳、水及其他的离子如-3NO 、-34PO 、卤素等。
直接光降解：有机物分子吸收光能后呈现激发态与周围环境中的物质进行反应。
间接光降解：周围环境存在的物质吸收光能呈激发态，再诱导一系列有机污染物的反应。
间接光降解对环境中生物难降解的有机污染物更为重要。
光化学氧化：采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；光催化氧化：有催化剂作用下的光化学氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。
均相光催化：一般在Fe 2+等催化剂存在下，在水溶液中的光化学反应多相光催化：半导体催化剂（TiO 2）作用下，在水和固体催化剂表面发生的光催化氧化高级光化学氧化过程反应条件平和，催化降解能在室温下利用空气中的水蒸气和氧去除污染物。
废水处理方面：卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应。
浓度高达每升几千毫克的有机污染物体系，光化学降解均能有效地将污染物降解去除。
而且能还原某些高价的重金属离子，使之对环境的毒性变小。
+6Cr 废水的试验表明，以浓度为2g/L 的323//O Fe W W O 的复合光敏半导体为催化剂，用太阳光光照3h ，+6Cr 浓度由80mg/L 降至0.1mg/L ，降解率达99.9%。
