光催化降解水体中有机污染物的研究
一、实验目的
通过本实验了解光催化的基本原理，掌握亚甲基蓝等有机污染物降解的实验方法和光催化降解的动力学参数测定，掌握光催化中紫外光源的使用及有机物的光谱分析法。
二、实验原理
20世纪70年代以来，利用半导体光催化氧化水中污染物的工作日益为人们所重视，其优点主要在于：首先，利用半导体光催化氧化降解水中污染物不同于单纯的物理方法，化学方法和生物方法的水处理，处理流程简单，无二次污染，处理速度比微生物法快；其次，半导体光催化氧化可以处理各种无机和有机污染物使其矿化，是一种氧化处理方法，最关键的是半导体光催化氧化过程有可能利用太阳光资源，节能且无污染。目前，在多相光催化反应所使用的半导体催化剂中，TiO2以其无毒、催化活性高、氧化能力抢、稳定性好最为常用。研究表明：纳米TiO2对紫外线具有很强的吸收能力，具有很高的光催化活性，当受到波长小于388
m的紫外光照射后，纳米TiO2粒子将分别在导带和价带上产生大量的光电子（e）和光生空穴（h），e和h经过一系列反应可生成含氧小分子活性物种OH、H2O2、O2等，这些含氧小分子物种具有极强的氧化还原能力，可以光催化降解水中的有机污染物，将其直至完全矿化为CO2和H2O，并可以光催化还原重金属离子和光催化杀菌。光催化机理可用下式说明：TiO2
H2OehH2OOH

hv

hh

OHHOHO2



02O2

e

H
H2OO2H2O2

2HO2H2O2O2

OHOHO2
f羟基自由基OH是光催化反应的一种主要活性物质，对光催化氧化起决定作用，吸附于催化剂表面的氧基水合悬浮液中的OH、H2O等均可产生该物质，氧化作用既可以通过表面键合羟基的间接氧化，即粒子表面捕获的空穴氧化；又可在粒子内部或颗粒表面经价带空穴直接氧化；或同时起作用，视具体情况有所不同。表面吸附分子氧的存在会影响光催化胜率和量子速率。但由于TiO2的带隙较宽（约32ev），能利用的太阳能大约仅占太阳光强的3，而且由于光激发产生的电子与空穴的复合，光量子效率很低。为了提高对太阳能的利用率，并积极改善催化效率，人们已进行了大量的研究工作，如采取一些表面修饰改性技术，射击研制高效能反应器等。
三、仪器与试剂
自镇流荧光高压汞灯（125W）；磁力搅拌器；721型分光光度计；亚甲基蓝（分析纯）；二氧化钛；过氧化氢（分析纯）。
四、实验步骤
1、实验方法及试样分析称取一定量的亚甲基蓝粉末，用蒸馏水配成100mgL的溶液。取100r