光催化降解甲基橙反应动力学参数测定实验操作规程

自制催化剂降解甲基橙实验方案甲基橙降解率计算方法：按下式计算光照后溶液的降解率。

%100⨯-=始始A A A 终降解率 始A 为光照前罗丹明B 溶液的吸光度，终A 为光照后罗丹明B 溶液的吸光度。

第一步 确定基础实验条件参数参考数据：甲基橙溶液浓度 10 mg/L甲基橙溶液pH 值 6催化剂用量 1.0 g/L1.1 探找甲基橙溶液合适的浓度（mg/L ）待测浓度 5，10，15，20，25使用电子天平分别测量1、2、3、4、5mg 的甲基橙，分别配置成200ml 的水溶液。

然后，向所得的甲基橙溶液中加入相同量的氧化亚铜粉体0.2g 。

使用磁力搅拌器将所得混合物进行持续强力搅拌20min 。

取4ml 混合液进行离心分离，然后取其上清液进行可见分光光度法分析，测量甲基橙的吸光度。

将制得悬浊液放到紫外光灯下进行照射20min ，观察哪一号样品降解的完全（从最后溶液的颜色浓淡进行判断溶液降解的情况，最后溶液的颜色越浅，说明其降解的越完全）。

1.2 确定甲基橙溶液合适的pH 值待测pH 值 4，5，6，7，81.3 确定催化剂用量（g/L ）待测催化剂用量 0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0第二步 空白实验。

用于与使用催化剂实验的对比。

2.1 日光照射甲基橙溶液，不同时间的降解率。

T=1，2，3，4，5，10，20，30 min 这个取样的速度是不是太快了？一分钟从取样到离心、检测，根本来不及。

只有四只离心管，而每次同时进行光催化四份样品。

2.2 365nm 紫外线照射甲基橙溶液，不同时间的降解率。

T=1，2，3，4，5，10，20，30 min第三步 分组实验。

采用第一步的条件，逐步测定各组样品的光催化数据。

第四步 各组实验结果制作曲线，进行横向比较分析。

第五步 有条件的不同组之间的光催化数据的纵向比较分析。

注：测量吸光度时，采用464nm波长。

每个样品配制200mL甲基橙溶液。

取样时每次取3～5mL。

光催化降解染料甲基橙专业班次：应用化学3班学号：姓名：日期： 2015年5月12日1.实验目的1、掌握确定反应级数的原理和方法；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。

2.实验原理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,而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-,SO42-,PO43-,PO43-,NH4+,NO3-等离子。

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。

光催化以半导体如TiO2,ZnO,CdS,Fe2O3,WO3,SnO2,ZnS,SrTiO3,CdSe,CdTe,In2O3,FeS2，GaAs,GaP,SiC,MoS2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，帮TiO2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。

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λg（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。

空穴的能量为7.5 eV，具有强氧化性；电子则具有强还原性。

实验16 光催化降解染料甲基橙一、目的要求1、掌握确定反应级数的原理和方法；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。

二、实验原理光催化始于1972年，Fujishima和Honda 发现光照的TiO2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，由此而推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

1976年,Cary等报道，在近紫外光照射下，曝气悬浮液，浓度为50 µg/L 的多氯联苯经半小时的光反应，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研究日趋活跃。

在水的各类污染物中，有机物是最主要的一类。

美国环保局公布的129种基本污染物中，有9大类共114种有机物。

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,而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-,SO42-,PO43-,PO43-,NH4+,NO3-等离子。

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。

“光催化”这一术语本身就意味着光化学与催化剂二者的有机结合，因此光和催化剂是引发和促进光催化反应的必要条件。

光催化以半导体如TiO2、ZnO、CdS、A-Fe2O3、WO3、SnO2、ZnS、SrTiO3、CdSe、CdTe、In2O3、FeS2、GaAs、GaP、SiC、MoS2 等作光催化剂，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，故TiO2事目前广泛研究、效果较好的光催化剂。

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掺杂TiO2光催化剂的简易液溶液制备;2、测定甲基橙在可见光作用下的光催化降解反应速率常数;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。

二、实验原理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、光化学与环境化学等多个学科,因此多相光催化科技就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。

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就是目前广泛研究、效果较好的光催化剂之一。

半导体之所以能作为催化剂,就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,通常情况下就是由一个充满电子的低能价带与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/E g(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。

当光生电子与空穴到达表面时,可发生两类反应。

第一类就是简单的复合,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。

第二类就是发生一系列光催化氧化还原反应,还原与氧化吸附在光催化剂表面上物质。

光催化降解甲基橙实验一、实验目的1、了解TiO2光催化的基本原理；2、了解TiO2光催化降解甲基橙的影响因素如pH、甲基橙初始浓度等对甲基橙脱色率的影响；3、学会利用分光光度法测定甲基橙的浓度。

二、实验原理（一）甲基橙性质甲基橙（Methyl Orange：MO）别名金莲橙D,又名对二甲基氨基偶氮苯横酸钠。

甲基橙为红色鳞状晶体或粉末,微溶于水，不溶于乙醇。

甲基橙的变色范围:pH < 3.1时变红，pH > 4.4时变黄，3。

1～4。

4时呈橙色。

甲基橙属于阳离子型染料，是常用的纺织染料的一种，主要用于对腈绝纤维的染色。

由于甲基橙分子结构中含有偶氮基（-N=N—），不易被传统的氧化法彻底降解，容易造成环境污染.(二)TiO2光催化原理半导体材料TiO2作为光催化剂具有化学稳定性高、耐酸碱性好、对生物无毒、不产生二次污染、廉价等优点，故以TiO2为催化剂的非均相纳米光催化氧化是一种具有广阔应用前景的水处理新技术，倍受人们青睐.TiO2半导体光催化反应机理图如图1-1所示。

半导体粒子具有能带结构,一般由填满电子的低能价带（VB)和空的高能导带（CB）构成，价带中最高能级与导带中的最低能级之间的能量差叫禁带宽度（简写为Eg）.半导体的光吸收闽值与带隙能Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg（eV)。

锐钛矿型的TiO2带隙能为3。

2 eV，光催化所需入射光最大波长为387.5 nm。

当波长小于或等于387.5 nm 的光照射时，TiO2价带上的电子（e—）被激发跃迁至导带，在价带上留下相应的空穴（h+），且在电场的作用下分离并迁移到表面:TiO 2 + hν → h + + e —(1-1）光生空穴（h +）是一种强氧化剂（E VB =3.1V ）,可将吸附在TiO 2颗粒表面的OH — 和H 2O 分子氧化成·OH 自由基，·OH 能够氧化相邻的有机物，亦可扩散到液相中氧化有机物:H 2O + h + → ·OH + H + (1—2） OH - + h + → ·OH（1-3）导带电子（e —）是一种强还原剂（E CB = -0.12V ），它能与表面吸附的氧分子发生反应，产生·O 2-超氧离子自由基以及·OOH 自由基。

光催化降解甲基橙实验报告详解实验目的：本实验旨在通过光催化技术研究甲基橙在紫外光照射下的降解效果，并探讨光催化剂的种类对甲基橙降解率的影响。

实验原理：光催化是利用光照射下的光催化剂，通过产生活性氧化物来降解有机污染物的技术。

在本实验中，我们选用了双氧水和二氧化钛作为光催化剂，紫外光作为激发光源。

实验方法：1.实验前准备：将甲基橙溶液通过稀释至所需浓度，并将光催化剂溶液制备好。

2.实验操作：按照不同的实验方案，将甲基橙溶液和光催化剂溶液混合，然后分别在紫外光照射下进行降解反应。

3.实验记录：在一定时间间隔内，取出一定量的样品，通过紫外可见分光光度计测定其吸光度，并根据标准曲线计算出甲基橙的浓度。

实验结果：实验结果显示，在紫外光照射下，无论是使用双氧水还是二氧化钛作为光催化剂，甲基橙的降解率均呈现出增加的趋势。

随着反应时间的延长，甲基橙的浓度逐渐下降。

在使用双氧水时，降解率先快速增加，然后趋于平缓，在60分钟后达到最大值。

而在使用二氧化钛时，降解率也呈现出类似的趋势，但达到最大值的时间延后到了90分钟。

实验讨论：1.产生活性氧化物：在紫外光照射下，光催化剂吸收光能并产生活性氧化物，例如羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2^-）。

这些活性氧化物能够与甲基橙分子发生氧化还原反应，从而使其降解。

2.活性氧化物的生成机制：在使用双氧水作为光催化剂时，紫外光能够使双氧水分解成羟基自由基，而这些羟基自由基是甲基橙降解的主要活性氧化物。

而在使用二氧化钛作为光催化剂时，紫外光能够使二氧化钛表面产生电子空穴对，这些电子空穴能够与水分子发生反应，生成羟基自由基。

因此，双氧水和二氧化钛均能有效降解甲基橙。

3.光催化剂选择：在本实验中，二氧化钛在降解甲基橙方面的效果稍好于双氧水。

这可能是因为二氧化钛具有较大的比表面积和较好的光吸收性能，能够提供更多的活性氧化物产生位点。

结论：本实验通过光催化技术研究了甲基橙在紫外光照射下的降解效果，并发现双氧水和二氧化钛均能有效降解甲基橙。

光催化降解甲基橙实验报告光催化降解染料甲基橙一、目的要求1、掌握确定反应级数的原理和方法；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。

二、实验原理光催化始于1972年，Fujishima和Honda 发现光照的TiO单晶电极能分解水，引起人们对光诱导2氧化还原反应的兴趣，由此推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

1976年，Cary等报道，在近紫外光照射下，曝气悬浮液，浓度为50μg/L 的多氯联苯经半小时的光反应，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，而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-，SO42-，PO43-，PO43-，NH4+，NO3-等离子。

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 2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。

光催化以半导体如TiO，ZnO，CdS，FeO，322WO，SnO，ZnS，SrTiO，CdSe，CdTe，InO，32323FeSGaAs，GaP，SiC，MoS等作催化剂，其中TiO222，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，帮TiO是目前广泛研究、效果较2好的光催化剂。

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TiO 的禁带宽度为3.2eV，半导体的光吸2收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为λ（nm）=1240/Eg(eV)g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+），形成光生电子-的光生空穴（h空穴对。

一、实验目的1. 了解光催化反应的基本原理和过程。

2. 掌握可见光分光光度计的使用方法。

3. 通过光催化降解甲基橙实验，验证TiO2光催化剂的活性，并测定其降解速率常数和半衰期。

二、实验原理光催化技术是一种利用光能将污染物降解为无害物质的环保技术。

光催化反应过程中，光催化剂在光照下产生电子-空穴对，这些电子-空穴对可以与污染物发生氧化还原反应，从而实现污染物的降解。

TiO2是一种常用的光催化剂，其表面具有丰富的缺陷和吸附活性位点，能够吸附废水中的有机污染物，并通过光催化反应进行降解。

本实验采用可见光分光光度计测定甲基橙的降解速率，从而验证TiO2光催化剂的活性。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：可见光分光光度计、恒温水浴锅、磁力搅拌器、移液管、锥形瓶、玻璃棒等。

2. 试剂：甲基橙溶液（0.1mg/L）、NaOH溶液（0.1mol/L）、HCl溶液（0.1mol/L）、无水乙醇、TiO2光催化剂、去离子水等。

四、实验步骤1. 配制甲基橙溶液：准确量取一定体积的甲基橙溶液，用去离子水稀释至所需浓度。

2. 配制TiO2光催化剂溶液：称取一定量的TiO2光催化剂，用无水乙醇溶解，配制成一定浓度的光催化剂溶液。

3. 光催化降解实验：将甲基橙溶液与TiO2光催化剂溶液混合，置于可见光分光光度计样品池中，在特定波长下测定甲基橙溶液的吸光度。

4. 记录实验数据：记录不同时间点的甲基橙溶液吸光度，计算降解率。

5. 数据处理：根据实验数据，绘制甲基橙降解率随时间的变化曲线，计算降解速率常数和半衰期。

五、实验结果与分析1. 实验结果：实验过程中，甲基橙溶液的吸光度随时间逐渐降低，表明甲基橙在TiO2光催化剂的作用下发生了降解。

2. 结果分析：根据实验数据，绘制甲基橙降解率随时间的变化曲线，如图1所示。

图1 甲基橙降解率随时间的变化曲线由图1可知，甲基橙的降解率随时间逐渐增加，且在实验时间内基本趋于稳定。

根据实验数据，计算甲基橙降解速率常数和半衰期，结果如下：- 降解速率常数：k = 0.025min^-1- 半衰期：t1/2 = 27.6min结果表明，TiO2光催化剂对甲基橙的降解具有较好的催化活性。

实验二 TiO 2光催化降解甲基橙性能研究一、目的要求1、掌握确定反应级数的方法；2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期；3、了解光催化反应仪的以及可见分光光度计的使用方法。

二、基本原理1972年Fujishima 和Honda 发现光照的TiO 2单晶电极能分解水，推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

1976年，Cary 在近紫外光的照射下用二氧化钛的悬浊液可使多氯联苯脱氯，光催化反应逐渐成为人们关注的热点之一。

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为相对环境友好的2CO ，2H O 等无机化，污染物中的X原子、S 原子、P 原子和N 原子等则分别转化为X -，24SO - -，34PO -，4NH +，3NO --等无机离子。

光催化法具有能够彻底消除有机污染物，无二次污染，且可在常温常压下进行等优点，因此在消除污染物的研究领域日趋活跃。

光催化通常以半导体如2TiO ，ZnO ，CdS ，23Fe O ，3WO ，2SnO ，ZnS ，3SrTiO ， CdSe ，CdTe ，23In O ，2FeS ，GaAs ，GaP ，SiC ，2MoS 等作催化剂，其中2TiO 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，是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。

目前，纳米2TiO 的制备技术及在水和气相有机、无机污染物的光催化去除等研究取得很大进展，是极具前途的环境污染深度净化技术，在环境保护领域受到广泛关注。

半导体自身的光电特性决定其催化剂特性。

半导体含有能带结构，一般是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，中间隔着禁带。

当半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带，在导带上产生带负电的高活性光生电子（e -），在价带上留下空穴产生带正电的光生空穴（h +），形成光生电子-空穴对，研究证明，当pH=1时用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm 的近紫外光）照射锐钛矿型2TiO 半导体光催化剂时，空穴的能量为7.5eV ，具有强氧化性；电子则具有强还原性。

自制催化剂降解甲基橙实验方案第一步确定基础实验条件参数参考数据：甲基橙溶液浓度10 mg/L甲基橙溶液pH值6催化剂用量 1.0 g/L1.1 探找甲基橙溶液合适的浓度（mg/L）1g待测浓度5，10，15，20，251g按实验内容配制出浓度为5，10，15，20，25mg/L的甲基橙溶液200ml，将溶液的pH值调整到6。

分别称量5份0.2g氧化亚铜添加到所配制的甲基橙溶液中，并使用磁力搅拌器搅拌30min。

将搅拌好的溶液放置在波长为365nm的紫外光灯下照射20min。

20min后分别取4ml 溶液进行离心，1.2 确定甲基橙溶液合适的pH值1g待测pH值4，5，6，7，81g1.3 确定催化剂用量（g/L）待测催化剂用量0.3，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.00.06，0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1g1.36g第二步空白实验。

用于与使用催化剂实验的对比。

不用添加催化剂2.1 日光照射甲基橙溶液，不同时间的降解率。

T=1，2，3，4，5，10，20，30 min2.2 365nm紫外线照射甲基橙溶液，不同时间的降解率。

T=1，2，3，4，5，10，20，30 min第三步分组实验。

采用第一步的条件，逐步测定各组样品的光催化数据。

第四步各组实验结果制作曲线，进行横向比较分析。

第五步有条件的不同组之间的光催化数据的纵向比较分析。

注：测量吸光度时，采用464nm波长。

每个样品配制200mL甲基橙溶液。

取样时每次取3～5mL。

具体体积根据离心管溶剂确定。

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掺杂TiO2光催化剂的简易液溶液制备；2、测定甲基橙在可见光作用下的光催化降解反应速率常数；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。

二、实验原理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。

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，半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为（nm）=1240/E g(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。

一、实验目的1. 掌握光催化降解技术的原理和基本操作步骤。

2. 研究TiO2光催化剂对甲基橙染料的降解效果。

3. 探讨不同实验条件对光催化降解效果的影响，如光照时间、催化剂用量、初始浓度等。

4. 利用分光光度法测定甲基橙的降解率。

二、实验原理光催化降解技术是一种利用光能将有机污染物氧化分解为无害物质的方法。

在光催化过程中，光催化剂（如TiO2）吸收光能，产生电子-空穴对，电子与空穴分别参与氧化和还原反应，将有机污染物降解为无害物质。

甲基橙是一种常用的染料，具有较好的代表性。

本实验采用TiO2光催化剂对甲基橙进行光催化降解，通过测定降解过程中甲基橙的吸光度变化，研究光催化降解效果。

三、实验材料与仪器材料：1. 甲基橙染料（分析纯）2. 纯水3. TiO2光催化剂（纳米级）4. 氢氧化钠（分析纯）5. 硫酸（分析纯）仪器：1. 分光光度计2. 磁力搅拌器3. 烧杯4. 容量瓶5. 移液管6. 电子天平四、实验步骤1. 准备甲基橙溶液：准确称取一定量的甲基橙染料，用纯水溶解，配制成一定浓度的甲基橙溶液。

2. 准备TiO2光催化剂：将TiO2光催化剂用纯水洗涤，去除杂质，备用。

3. 光催化降解实验：将甲基橙溶液与TiO2光催化剂混合，置于光照装置下，控制光照时间，定时取样，测定甲基橙的吸光度。

4. 数据处理：根据吸光度变化计算甲基橙的降解率，绘制降解曲线。

五、实验结果与分析1. 甲基橙的降解率随光照时间延长而逐渐增加，说明TiO2光催化剂对甲基橙具有较好的降解效果。

2. 当光照时间为60分钟时，甲基橙的降解率达到90%以上。

3. 甲基橙的降解率随TiO2光催化剂用量的增加而增加，但超过一定量后，降解率变化不明显。

4. 甲基橙的降解率随初始浓度的增加而降低，说明甲基橙的降解过程受到浓度的影响。

六、结论1. TiO2光催化剂对甲基橙具有较好的降解效果，是一种高效、环保的有机污染物处理方法。

2. 光照时间、TiO2光催化剂用量和初始浓度等因素对甲基橙的降解率有显著影响。

光催化降解染料甲基橙一、目的要求1、掌握确定反应级数的原理和方法；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。

二、实验原理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,而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-,SO42-,PO43-,PO43-,NH4+,NO3-等离子。

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。

光催化以半导体如TiO2,ZnO,CdS,Fe2O3,WO3,SnO2,ZnS,SrTiO3,CdSe,CdTe,In2O3,FeS2，GaAs,GaP,SiC,MoS2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，帮TiO2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。

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Λg（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。

空穴的能量为7.5 eV，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。

光催化降解甲基橙实验报告详解6页实验目的：利用TiO2光催化技术，研究甲基橙在紫外光下的降解过程。

实验过程：1.将TiO2复合材料放入普通玻璃试管中，使其均匀分散。

2.分别加入甲基橙溶液，使溶液体积占试管的1/4。

3.将试管放入紫外灯光源下，照射不同时间，记录时间和甲基橙颜色深浅的变化。

4.将反应混合物利用滤纸过滤，将过滤后的溶液用吸光光度计测定其吸光度。

实验结果：1.照射10min后，甲基橙的颜色由橙色转变为浅黄色。

4.用吸光光度计测定吸光度，得到不同时间下的吸光度值，表格如下：时间（min）吸光度0 0.75 0.510 0.415 0.320 0.125 0实验分析：1.光催化技术是利用光照的能量来激发催化剂，从而加速化学反应的过程。

在本实验中，TiO2光催化剂被激发后，产生活性氧和羟基自由基，这些自由基能够降解甲基橙这种有机物。

2.从实验结果可以看出，经过一定时间的紫外光照射后，甲基橙的颜色不断变淡，直至完全消失。

这说明甲基橙被光催化剂分解成了更小的有机物，最终变成了无色化合物。

3.实验记录的吸光度值也验证了上述结论，随着紫外光照射时间的增长，溶液的吸光度不断降低，这证明甲基橙不断减少，直至完全降解。

4.光催化技术具有环境友好、能源高效、降解效果好等优点，因此在环境污染治理、废水处理等方面有广泛的应用前景。

本实验利用了TiO2光催化技术，研究了甲基橙在紫外光下的降解过程。

实验结果表明，经过一定时间的紫外光照射后，甲基橙被光催化剂分解成了更小的有机物，最终变成了无色化合物。

光催化技术具有环境友好、能源高效、降解效果好等优点，值得进一步研究和推广应用。

甲基橙的光催化降解（吉林化工学院环境与生物工程学院环境科学1001 王爽）摘要：TiO2具有很好的光催化活性，实验研究了不同钛源制备TiO2对甲基橙的光催化效率，我组用TiSO4做钛源，经过搅拌、抽滤、干燥以及煅烧等过程完成了对TiO2的制备，以此为催化剂对甲基橙进行光催化降解，通过计算降解率比较不同钛源所制备的TiO2的催化效率。

关键词：TiO2，光催化，甲基橙，TiSO4，降解率Abstract：The photocatalytic activity of TiO2 is very good, the experiment studied the different titanium sources, preparation of TiO2 photocatalytic efficiency of methyl orange, We made of titanium TiSO4 source, after mixing, suction filtering, drying and calcining process completed the preparation of TiO2as a catalyst to photocatalytic degradation of methyl orange degradation rate by calculation to compare different titanium sources of TiO2 prepared by catalytic efficiency. Keywords: TiO2 photocatalysis, methyl orange, TiSO4, degradation rate 引言：光催化氧化法对处理生物难降解的工业废水是一项极具发展前景的新技术，与传统的水处理技术相比具有节能、高效、污染物难降解彻底等优点，乘务目前水处理的研究热点。

五、实验数据与处理
ln(A0/A) 1 0.66 1.281 1.755 1.972 4.661 3.336
由图可知斜率为0.1122，即反应的速率常数为0.1122，所以甲基橙催
化降解的半衰期约为ln2/0.1122 = 6.17min。

六、实验结果与讨论
1、通过计算和模拟，得知纳米Ti02 光催化降解甲基橙的反应是一
级反应。

2、实验中采用积分法中的作图法由实验数据确定反应级数时，存在
较大偏差；其中原因可能是在实验过程中将试液离心时，未能完全沉
淀下来，测量时仍然有些浑浊，但实验中重复离心，结果仍然不明显
改变，因此可以认为是某些小颗粒在该实验条件下无法沉淀，故存在
一定的误差。

七、思考题
1、实验中为什么用蒸馏水作为参比溶液来调节分光光度计的透光率值为100%？一般选择参比溶液的原则是什么？
用蒸馏水作参比溶液来调节分光光度计的透光率值为100%，以消除溶液中的水对光的吸收反射或散射造成的误差。

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定波长处均无吸收时，可选用蒸馏水作参比液；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；若试样中其它组分有吸收，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？
不需要。

根据实验结论可知，甲基橙浓度可以通过分光光度计测量；因此整个实验中甲基橙溶液是不需要准确配制的。

3、甲基橙光催化降解速率与哪些因素有关？
影响甲基橙光催化降解速率因素有：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。

光催化降解染料甲基一.目的襄求1.掌握勖定反应级数的.原理和方法:3测定甲基棱光催化降解反喊速率常数莉平衣期；工了解可她光分光光度计的构造.工作原理.掌握分光光度汁的使用方法.二、实验原理光催化始于1972年.Fi市茹血合和H由壶发现光照的TiO上单晶电极能分解.水，引起人们对光透导辄优还原反匝的兴趣,由此推动了有机物和无机物光氧化还原反随的研究.1976年.的序等报道，在近紫外洸照射下.曝气悬浮液।浓度为的多氯联革经半小时的光反［3名氯谖茉脱翼.这个特性引起了环境研究工作者的极大黑趣，光催化消除涔染物的亚牛日趟活跃*国内姆大量研究表明,光催化法能枸.数地将蜂类，南代有机物.表面活性剂、染料，衣药”酚类、芳展类等有机污染物降解,最鲁无机化为C02H20.而污染物中含有的南原子.磁盛子，璘原子和就摩子等则分别转化为乂-PD4J-.FG43^NH4-F.N0£等离子.因此,光催化技术具有在常温常压下遵行,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没到朦子物理।凝聚态物理’胶体化学“化学反应动力学'催生材料、*化学•和环境牝学等多个学科,闲此多相光催化科技是集这些学科F一体的多种学科或叉汇合而成的一门新兵的科学.光催化以半导悻如TiO2,2no.Cd七,/电0力WO Q SnO2.ZnS.SrTiO iT CdSe.CdTe,InQ h FE匕Ga As-G#.Si C等作催化剂,其中TiQ具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐烛,催化活性好等优点，帮TiCh是目前广泛研究、效果敕好的蚩催化剂.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。

华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揄帝和一个空的高能导带两成.它们之前由禁帝分开.研究证明.苜pH=l肘能敛矿型Ti6的禁带宽度为3NeV.半导体的光吸收弱值二目与禁带宽度Eg的关系为X s(nm)=124O/Eg(tV)当用能黄等于或大于禁带麻度的洸(*。

实验二TiO2光催化降解甲基橙性能研究一、目的要求1、掌握确定反应级数的方法；2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期；3、了解光催化反应仪的以及可见分光光度计的使用方法。

二、基本原理1972年Fujishima和Honda发现光照的TiO2单晶电极能分解水，推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

1976年，Cary在近紫外光的照射下用二氧化钛的悬浊液可使多氯联苯脱氯，光催化反应逐渐成为人们关注的热点之一。

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为相对环境友好的CO2 , H?O等无机化，污染物中的X 原子、S原子、P原子和N原子等则分别转化为X -，SO；—-, PO4_，NH4，NOr- 等无机离子。

光催化法具有能够彻底消除有机污染物，无二次污染，且可在常温常压下进行等优点，因此在消除污染物的研究领域日趋活跃。

光催化通常以半导体如TiO2，ZnO ， CdS，Fe；O3，WO3，SnO2，ZnS，SrTiO 3，CdSe，CdTe , In2O3，FeS＞，GaAs，GaP，SiC，MoS；等作催化剂，其中TiO；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，是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。

目前，纳米TiO；的制备技术及在水和气相有机、无机污染物的光催化去除等研究取得很大进展，是极具前途的环境污染深度净化技术，在环境保护领域受到广泛关注。

半导体自身的光电特性决定其催化剂特性。

半导体含有能带结构，一般是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，中间隔着禁带。

当半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带，在导带上产生带负电的高活性光生电子(ej,在价带上留下空穴产生带正电的光生空穴(h J,形成光生电子-空穴对，研究证明，当pH=1时用能量等于或大于禁带宽度的光(入＜388nm勺近紫外光) 照射锐钛矿型TiO2半导体光催化剂时，空穴的能量为7.5eV，具有强氧化性；电子则具有强还原性。