光降解和光氧化的机理..共28页
高分子材料的光降解和光氧化过程
高分子材料的光降解和光氧化过程摘要：高分子材料是现代社会广泛应用的全能新材料，它为现代社会的发展奠定了重要的基础，为高科技的不断创新提供了不竭动力。
高分子材料在自然环境中暴露,就会逐渐发生老化,引起老化的外界因素有日光、臭氧、氧、雨、雪、温度、湿度等。
本文分析了高分子材料的光降解和光氧化过程。
关键词：高分子材料；光降解；光氧化过程日光辐射的紫外光能量是引发高分子材料光氧老化的主要因素。
通常日光在空间的能量分布可以延伸到2 00毫微米以下,但是由于大气臭氧层的吸收作用,使到达地球表面辐射能的波长,几乎都在29 0毫微米以上一、高分子材料的概述生命体是由高分子组成的，高分子是由数个原子共价键链接的大分子，高分子的分子量具有数量多、易分散的特点。
我们通常把有相对较高分子质量的高分子化合物看作高分子材料的基础。
高分子材料无处不在，例如纤维（丙纶、涤纶、棉纶、腈纶）、橡胶（乙丙橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶）、塑料（PS、PE、PVC、PP）等等，高分子材料已经深入到了我们的日常生活中。
高分子材料有很多优点，如弹性高、质量轻、绝缘性好、密度小，并且还具备耐磨性、耐腐蚀性以及耐热性等多种性能。
通过对其深入的研究与分析，使我们可以利用科学技术创造新的高分子材料，进而为人们的生活提供便利，促进社会的发展。
二、高分子材料的发展史高分子材料按来源分可以分为3种：第一种是天然高分子材料；第二种是半合成的高分子材料；第三种是合成的高分子材料。
天然高分子材料构成了生命体，是生命体的源头，也是生命体进化的基础。
人类早在远古时代就开始使用兽皮、树枝等天然高分子材料。
随着时代的发展，人类对天然高分子材料进行加工，从而得到了纸张、棉织物、树胶等材料，大大提高了人们的生活质量。
19世纪，人类对高分子材料的探索进入了新的阶段，通过化学技术加工天然高分子材料，进而研发了半合成高分子材料。
20世纪初，人类合成了高分子酚醛树脂，这标志着合成高分子材料时代的到来。
有机染料光褪色机理及主要原因
有机染料光褪色机理及主要原因1. 引言有机染料广泛应用于纺织品、塑料、油漆等领域，给产品赋予了丰富的颜色。
然而，随着时间的推移，这些有机染料可能会逐渐褪色，使得产品的色彩变得暗淡无光。
本文将探讨有机染料光褪色的机理及主要原因。
2. 有机染料光褪色机理有机染料光褪色的主要机理是光敏反应。
当有机染料受到光的照射时，光子能量可以激发染料分子内部的电子跃迁。
这些电子跃迁可能导致染料分子发生结构变化，从而改变其吸收光谱。
如果这种结构变化使染料吸收的波长位于可见光范围之外，那么染料就会呈现褪色的现象。
具体来说，有机染料光褪色的机理可分为以下几种：2.1 共振能量转移共振能量转移是一种常见的光褪色机理，它发生在有机染料分子之间。
在染料分子的共轭结构中，电子云分布不均匀，存在着一定的局域化电荷。
当两个具有相似共轭结构的染料分子靠近时，它们之间会发生电子的共振能量转移。
这种转移可能会导致染料分子吸收窗口的改变，从而引起褪色现象。
2.2 光敏氧化和还原反应有机染料分子内部的化学键结构可能在光的作用下发生氧化或还原反应，从而导致分子结构的改变。
例如，有机染料中的亚硝基（-NO2）基团在光的作用下容易发生氧化反应，形成亚硝酸基团（-NO2H）。
这种氧化反应会改变染料分子的共轭结构，从而导致颜色的褪变。
2.3 光解反应光解反应是有机染料光褪色的另一种常见机理。
光解反应是指某些染料分子在光照下发生化学键的裂解，从而形成新的化学物质。
这些新物质的结构与原有染料分子的结构不同，导致了颜色的变化。
例如，某些酮类染料在紫外光照射下会发生光解反应，生成羰基化合物，使染料呈现褪色的效果。
2.4 光氧化降解光氧化降解是有机染料在光照下发生氧化反应，导致染料分子结构的改变。
光氧化降解的机理是光激发有机染料分子内部的氧气，产生高能氧（O＊）。
高能氧可以与染料分子发生反应，引起分子结构的破坏，从而导致褪色。
3. 有机染料光褪色的主要原因除了光敏反应之外，有机染料光褪色的主要原因还可以归结为以下几点：3.1 染料分子结构稳定性有机染料分子的结构稳定性是决定染料耐光性能的重要因素。
光催化降解原理
光催化降解原理
光催化降解是一种利用光能激发催化剂产生的活性物种来降解有机污染物的技术。
光催化降解原理主要涉及光催化剂的选择、光照条件、反应机理等方面。
在光催化降解过程中，光催化剂的选择是至关重要的，常见的光催化剂包括二氧化钛、氧化锌、铁氧化物等。
这些光催化剂能够吸收光能并产生活性物种，如自由基、过氧化物等，从而参与有机污染物的降解反应。
光照条件是影响光催化降解效果的重要因素之一。
光照条件的选择应考虑光源的强度、波长和照射时间等因素。
适当的光照条件能够提高光催化剂的光催化活性，加速有机污染物的降解速率。
此外，反应溶液的酸碱度、温度和氧气含量等条件也会对光催化降解产生影响。
在光催化降解过程中，光催化剂吸收光能激发出电子-空穴对，这些活性物种将参与有机污染物的氧化还原反应，从而将有机污染物降解为无害的物质。
光催化降解反应通常包括光照吸收、光生电子-空穴对的产生、活性物种的生成、有机污染物的降解和产物的释放等过程。
总的来说，光催化降解原理是一种高效、环保的有机污染物处理技术，通过合理选择光催化剂、优化光照条件以及深入理解反应机理，可以实现对有机污染物的高效降解。
光催化降解技术在水处理、空气净化、废水处理等领域具有广阔的应用前景，对环境保护和资源利用具有重要意义。
随着科学技术的不断进步，相信光催化降解技术将在未来发挥更加重要的作用。
光催化降解有机污染物的机理和动力学研究
光催化降解有机污染物的机理和动力学研究有机污染物的产生和排放，是现代社会面临的重要环境问题之一。
这些有机物来源广泛，包括化工厂、制药厂、印染厂等工业生产过程中的废水废气，以及生活污水、农业排放等。
其中，某些有机物由于其难降解性和毒性较大，对环境和人类健康造成了极大的危害。
因此，研究高效、经济的有机污染物治理技术，显得尤为重要。
光催化技术是近年来备受研究和发展的一种化学传递技术，其应用范围广泛，可以解决废水废气处理、生产过程中的催化反应等问题。
光催化降解有机污染物的原理是利用紫外线、可见光等高能量光源激发溶解在光催化反应剂中的电子，激发出电子-空穴对，从而形成活性氧离子和活性自由基，进而催化有机污染物分子的氧化降解。
该过程中，光子和反应剂之间的能量转移和电子传递是两个重要的动力学过程，也是研究光催化反应机制的关键。
光催化降解有机污染物的机理可以分为两个部分：光化学和化学。
光化学过程是指光子与反应剂分子发生的作用。
当光子激发反应剂分子时，反应剂分子中的某些电子被激发为高能态，成为激发态电子。
该激发态电子具有较长的寿命，可以与其他分子中的电子进行交换，从而在激发态电子和基态电子之间形成动态平衡。
化学过程是指经过光化学过程后，物质自身具有的反应能力。
光化学过程所激发的激发态电子可以从反应剂分子跃迁到污染物分子，导致污染物分子的氧化降解。
光催化降解有机污染物的动力学研究，主要是研究反应速率、表观反应速率常数和反应动力学等方面。
反应速率是指单位时间内产生的反应物物质的消耗量，通常使用AOPs测量该反应速率。
AOPs是一种独特的光催化氧化进程，可将污染物快速地氧化分解为无害的无机物。
表观反应速率常数是指光催化反应速率与反应中反应物的浓度之间的比值。
该常数说明了反应的偏离程度，即反应介于不可逆和可逆之间的能力。
反应动力学是指研究反应速率与反应物浓度、温度、压力等因素之间的关系。
反应动力学数据可以用来确定反应机理、优化工艺参数以及解释实验数据等。
光催化氧化过程PPT课件
– 与无机离子的反应
电子转移
O C H d O H C 2 d O N H iO H N 2 i O T H 3 iO H T 4 i O H C2 3-O O H C-3O O H Br -3 O OH Br 3O
10
– 与无机离子的反应
夺氢反应
O H HC -3 H O 2O C-3O O H- 4 S H O 2 O S- 4 O O H H-3 S O H 2O S-3 O
<500
100± 20 < 3 × 1 0 -5 < 4 × 1 0 -2 (3 ± 1 )× 1 0 -2 (3± 3) × 103
K · OH M -1s -1 7 .8 × 1 0 9 3 .9 × 1 0 9 3 .0 × 1 0 9 7 .5 × 1 0 9 1 .3 × 1 0 8 1 .6 × 1 0 7 1 .4 × 1 0 6 3 .1 × 1 0 8 2 .2 × 1 0 10 3 .2 × 1 0 9 8 .5 × 1 0 7 7 .7 × 1 0 6 3 .1 × 1 0 8 1 .6 × 1 0 10
活泼自由基：·OH， ·OOH， ·O2-
27
0 Vacuum
E (NHE)
-2
SiC SrTiO3
-2
CdS
-4 CdSe
ZnO WO3TiO2
ZnS
BaTiO3
3.0
Fe2O3
SnO2
0
3.2
CdO
1.7 2.5
-6
3.2 3.2 3.2
3.7
3.2 2.2
2.1 2
3.8
-8 4
28
常用的半导体光催化剂：TiO2、CdS、 ZnO、WO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等 其中催化活性最高： TiO2 、CdS、ZnO CdS、ZnO在光照时不稳定，金属离子溶 出；其优势在能隙较小，可吸收可见光。 TiO2 ：不发生光腐蚀；耐酸碱性好，化学 性质稳定；对生物无毒性；来源丰富；能 隙较大（3.2ev，最大入射波长为 387.5nm），有很强的氧化还原能力；
光催化氧化技术原理
光催化氧化技术原理
光催化氧化技术是一种利用半导体材料的光催化性质，结合紫外光照射和氧气存在的条件下，通过半导体表面吸附物质的氧化反应，实现有害物质的降解和无害化处理的方法。
该技术的原理可以概括为以下几个步骤：
1. 半导体吸附：首先，光催化反应需要通过半导体材料来实现。
常用的半导体材料包括二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）等。
这些材料具有特殊的电子结构，能够吸附在表面上的有害物质。
2. 光激发：当紫外光照射到半导体材料的表面时，能量被吸收，并激发半导体中的电子。
这些激发的电子会跃迁到半导体材料的导带中，形成自由电子。
3. 氧化反应：在半导体表面存在氧气的条件下，激发的自由电子与氧气发生反应。
这些自由电子通过与氧气中的氧分子结合，生成氧化物自由基（OH·），如羟基自由基。
4. 有害物质降解：生成的氧化物自由基具有高度活性，能够与吸附在半导体表面上的有害物质发生反应。
这些有害物质中的化学键会被氧化物自由基断裂，最终降解为无害的物质，如水和二氧化碳。
通过以上过程，光催化氧化技术能够高效地将有害物质进行降解，具有无污染、无副产物、可再生等优点。
在环境治理、水处理、空气净化等领域有着广泛的应用前景。
UV光氧化工艺基本工作原理
UV光氧化工艺基本工作原理：
光氧化是常温下深度光降解技术。
该技术通过特定波长的UV激发光源产生不同能量的光量子，废气物质分子在大量携能光量子的轰击下解离；空气中的氧气和水分及外加的臭氧在该光量子的（分解）作用下可产生大量的新生态氢、活性（游离）氧和羟基氧等活性基团；因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，臭氧对紫外线光束照射分解后的有机物具有极强的氧化作用；部分废气物质也能与活性基团反应，最终降解转化为低分子化合物、CO2和H2O等无害物质，无二次污染物的产生，从而达到净化废气的目的。
有机废气f微波+光解+02f0-+0%活性氧）0+02f03f CO2+H2O（达标排放）低温等离子废气处理设备工作原理：
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。
放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。
低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，无二次污染物的产生，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
光解催化氧化机理及应用
引言近年来, 二氧化钛由于具有十分优秀的光催化性能得到了广泛的研究，自FUJISHIMA和HONDA分解水及FRANK和BARD处理水中有机污染物具有广阔的应用前景。
因此，究具有十分重要的工业前景和理论研究价值。
光催化光催化是在一定波长光照条件下，半导体材料发生光生载流子的分离，然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生成具有氧化性或还原性的活性自由基，这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水，在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化。
这种半导体光催化剂在光催化反应过程中起的作用就是光催化作用。
光催化基本原理半导体的能带结构通常是由一个充满电子的低能价带(valent band,VB)和一个空的高能导带(conduction band, CB)构成，价带和导带之间的区域称为禁带，区域的大小称为禁带宽度。
半导体的禁带宽度一般为0.2～3.0 eV，是一个不连续区域。
半导体的光催化特性就是由它的特殊能带结构所决定的。
当用能量等于或大于半导体带隙能的光波辐射半导体光催化剂时，处于价带上的电子(e-)就会被激发到导带上并在电场作用下迁移到粒子表面，于是在价带上形成了空穴(h+)，从而产生了具有高活性的空穴/电子对。
空穴可以夺取半导体表面被吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸光的物质被激活并被氧化，电子受体通过接受表面的电子而被还原。
TiO2的光催化原理TiO2 光催化反应机理TiO2 属于一种n 型半导体材料,TiO2 的禁带宽度为3. 2 eV ,当它受到波长小于或等于387. 5nm 的光线照射时,价带中的电子就会被激发到导带上,形成带负电的高活性电子e - ,同时在价带上产生带正电的空穴h + (h + 的氧化电位以标准氢电位计为3.0 V ,比起氯气的1. 36 V 和臭氧的2. 07V ,其氧化性要强得多) ,形成电子一空穴对的氧化—还原体系。
在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置。
光催化氧化课件ppt
六、影响光催化氧化反应的因素
Ｏ2的影响。在光催化反应中，气相氧的浓度是一 个敏感因素。随着气相氧分压的逐渐增大，有机物 降解速率明显增加。
光强的影响。大量试验数据表明，光强对光催化 反应速率的影响并不十分显著，动力学级数介于 0.5～1.0之间。应该根据反应速率的快慢选择合适 的光强
盐效应。盐的影响在水处理过程中也不容忽视,有 些盐对反应起促进作用，而有些盐则起极大的阻碍 作用。ClO-2、ClO-3、BrO-3和Ｓ2Ｏ2-4能够捕捉 光生电子，降低ｅ--ｈ+的复合；Ｃｌ-、ＮＯ-2、 ＨＣＯ-3和ＰＯ3-4将会与ＯＨ-竞争空穴，影响Ｈ Ｏ·的生成,显著降低光子效率。
溶胶-凝胶法在玻璃表面制备了均匀透明的纳米 TiO2薄膜，采用高压汞灯为光源，敞口固定床 反应器对水中染料亚甲基蓝进行了光催化氧化 实验。实验结果表明:随着涂膜次数的增加，薄 膜TiO2负载量增加，锐钛矿晶相粒径增大， TiO2薄膜对亚甲基蓝氧化降解具有较高的光催 化活性。
有机农药废水
用负载型TiO2/SiO2对有机磷农药2,2 二乙 烯基二甲基磷酸酯(DDVP)的光催化降解 取得较好的效果 。
二、光催化机理
光催化技术是利用半导体作为催化剂。 当用光照射半导体光催化剂时，如果光 子的能量高于半导体的禁带宽度，则半 导体的价带电子从价带跃迁到导带，产 生光生电子（e－）和光生空穴(h+)。
TiO2+hγ——e－ + h+
光生空穴具有很强的氧化性，可夺取半导 体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子， 使原本不吸收光而无法被光子直接氧化的 物质，通过光催化剂被活化氧化。
量子效率 与其它水处理技术联用，获取最佳的处
理效果
CODcr质量浓度为650ｍｇ/Ｌ-1,有机磷 质量浓度为19.8ｍｇ/Ｌ-1的农药废水， 经375Ｗ中压汞灯照射4ｈ， CODcr去除 率为90%，有机磷将完全转化为ＰＯ43-。
光催化降解原理
光催化降解原理
嘿，朋友们！今天咱来说说超级酷炫的光催化降解原理呀！
你知道吗，光催化降解就像是一场神奇的战斗！光就是我们的英雄，催化剂呢，那就是英雄手中的超强武器！比如说，在一个受污染的水环境里，那些讨厌的污染物就像一群小怪兽。
而光照射下来啦，带着催化剂一起，就开始向这些小怪兽发起了进攻！
想象一下这样的场景，光如同勇敢的战士，一路冲锋陷阵，催化剂则不断增强光的力量。
哇塞，这不就是强强联手嘛！就好像在玩游戏，光和催化剂组成了最佳搭档，一起去打败那些污染物小怪兽。
“哎呀，那这个过程具体是怎么发生的呀？”你可能会这么问。
嘿嘿，那我就详细给你讲讲哦。
当光照射到催化剂上时，就像点燃了一把火，会产生很多很活跃的物质。
这些活跃物质那可厉害啦，它们像勇猛的斗士，快速地和污染物发生反应，把它们分解掉！比如说生活中的一些有害化学物质，一下子就被解决掉啦！也太牛了吧！
我的朋友之前还跟我讨论过这个呢，他特别惊叹这个光催化降解的神奇之处！然后我们就一起感慨科技的力量真是太强大了。
在我看来呀，光催化降解原理真的是超级棒！它为我们解决环境问题提供了新的思路和方法。
我们应该更加深入地研究和利用它，让我们的生活环境变得更加美好呀！这绝对是一件非常有意义的事情，大家说是不是呢！。
氧化锌光催化降解的机理
氧化锌光催化降解的机理
1. 光吸收：氧化锌催化剂会吸收可见光或紫外光，在其表面形成激发电子。
2. 电子-空穴对生成：激发电子离开原子核并形成电子-空穴对，然后电子-空穴对分别在氧化锌催化剂表面活跃，寻找反应物。
3. 活性氧种生成：电子和空穴的再结合形成氧化还原对，即活性氧种。
4. 反应活性氧种：生成的活性氧种可以参与多种氧化还原反应，例如将有机污染物氧化成二氧化碳和水。
5. 光生电子-空穴对的再利用：在催化剂表面，电子-空穴对重组产生热，被催化剂表面的氧和水分子吸收，生成羟基自由基和超氧阴离子自由基。
光氧化原理
光氧化原理
光氧化是一种重要的化学反应过程，它在自然界和工业生产中都有着广泛的应用。
光氧化反应是指在光照条件下，氧气参与的氧化反应。
光氧化原理是指在光照条件下，通过光能激发物质发生氧化反应的过程。
光氧化原理的研究对于提高环境污染治理和开发新型光催化材料具有重要意义。
光氧化原理的基本过程是，当光照射到物质表面时，光子能量被物质吸收，激发物质内部电子跃迁，产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对在物质表面活跃，可以参与氧分子的还原和氧化物质的氧化反应。
光氧化反应的速率取决于光照强度、光照时间、反应物质的性质以及反应条件等因素。
光氧化原理在环境污染治理中有着重要的应用。
例如，光氧化技术可以利用光催化剂将有害气体如二氧化硫、氮氧化物等转化为无害的物质。
此外，光氧化原理还可以应用于水质净化和废水处理领域，通过光催化剂的作用将有机污染物分解为无害的物质，达到净化水质的目的。
光氧化原理在新能源开发中也具有重要意义。
光电池利用光氧化原理将光能转化为电能，是一种清洁能源的重要形式。
光电池通过光照射激发半导体中的电子-空穴对，产生电流，实现能源转换。
光氧化原理的研究对于提高光电池的能量转换效率、降低材料成本具有重要意义。
总之，光氧化原理作为一种重要的化学反应过程，对环境污染治理、新能源开发等领域具有重要意义。
随着科学技术的不断进步，光氧化原理的研究将为人类社会的可持续发展提供更多的可能性。
希望通过对光氧化原理的深入研究，能够开发出更多高效、环保的光催化材料，推动环境保护和新能源领域的发展。
光氧催化的原理
光氧催化的原理光氧催化是一种新型的环境治理技术，它利用光催化剂在光照条件下对有机污染物和有害气体进行催化氧化降解的过程。
其原理主要包括光催化反应、氧化反应和光降解反应等。
光催化反应是光氧催化的基本过程。
在光催化反应中，光催化剂吸收光能后产生活化的电子-空穴对。
一种常用的光催化剂是二氧化钛（TiO2），它在紫外光照射下能够吸收光能，激发电子-空穴对。
此外，还有其他光催化剂如氧化锌（ZnO）、氧化铋（Bi2O3）等等。
氧化反应是光氧催化的核心反应过程，其主要作用是将有机污染物和有害气体转化为无害的物质。
在氧化反应中，被活化的电子和空穴对分别参与反应，其中电子从光催化剂向被氧化物质传递，而空穴则通过电解质向溶液传递。
这些活性电子和空穴在与有机污染物和有害气体发生接触后，能将其氧化降解。
光降解是光氧催化过程的重要环节，通过光催化剂的表面存在阳离子空位、共价键断裂和改变表面化学键状态等方式，可以改变光催化剂的表面性质，提高光催化反应的活性和稳定性。
实际应用中，常通过控制光催化剂的晶型、形貌以及添加共催化剂等方式来调控光降解过程。
总的来说，光氧催化的原理是利用光催化剂在光照条件下，通过光催化反应产生活化的电子-空穴对，再通过氧化反应将有机污染物和有害气体氧化降解，最终通过光降解使其转化为无害的物质。
这些过程主要依靠光催化剂的化学性能和物理性能来实现。
光氧催化技术具有许多优点。
首先，它是一种非常安全、环保的技术，不产生二次污染物。
其次，光氧催化可以在常温下进行，不需要高温和高压条件，能够大大降低处理过程的能耗。
此外，光氧催化技术具有较高的降解效率和反应速率，能够快速有效地降解有机污染物和有害气体。
尽管光氧催化技术在环境治理领域有广泛应用，但仍然存在一些挑战。
首先，光催化剂的光吸收能力和光生电子-空穴对的产生率需要进一步提高，以提高反应的效率和速率。
其次，光氧催化技术的实际应用往往受到光照条件的限制，需要光源的辅助。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯