二氧化钛催化实验
二氧化钛光催化分解甲醛原理
二氧化钛光催化分解甲醛原理二氧化钛（TiO2）是一种广泛应用于环境污染治理的催化剂。
其在可见光照射下具有光催化活性，能够利用光能将有害物质分解为无害的物质。
在二氧化钛光催化分解甲醛过程中，有以下几个关键步骤：1.光吸收和电子激发：当光照射到二氧化钛表面时，二氧化钛吸收光子能量，电子会从价带跃迁到导带。
这个过程产生了带有活性的电子和空穴。
2.分布和迁移：产生的电子和空穴在二氧化钛表面进行分布和迁移。
其中，活性的电子可以参与进一步的反应，如与氧气或水反应。
3.氧化反应：甲醛分子（HCHO）在二氧化钛表面与活化的氧反应，产生CO2和H2O。
这个过程是通过电子和氧分子接触产生的。
HCHO+O2->CO2+H2O4.空穴反应：产生的空穴能够氧化有机物或其他污染物，从而将其分解为无害的物质。
例如，空穴可以与水反应产生羟基自由基，这些自由基可以进一步氧化有机物。
H++H2O->OH•+H+5.光复合：光复合是光催化过程中的一个竞争性反应。
它指的是活化的电子和空穴之间的再结合，从而消耗光能。
为了提高光催化效率，需要采取相应的措施来抑制光复合反应。
二氧化钛光催化分解甲醛的效率受到多种因素的影响，包括光照强度、二氧化钛的晶体结构、表面形貌、掺杂物等。
其中，光照强度越高，分解甲醛的效率越高。
此外，通过调控二氧化钛的晶体结构和表面形貌，可以提高其光催化活性。
同时，引入其他物质或元素的掺杂也能够改变二氧化钛的能带结构，增强光催化反应的效果。
总而言之，二氧化钛光催化分解甲醛技术是一种有效的方法来降解室内有害物质甲醛。
该技术利用可见光照射下的二氧化钛催化剂，通过光吸收、电子激发、氧化反应和空穴反应等一系列步骤，将甲醛分解为无害的物质。
然而，该技术仍面临着一些挑战，如光催化效率的提高、二氧化钛的稳定性等方面仍需要进一步的研究和改进。
二氧化钛光催化降解活性艳红实验方案
二氧化钛光催化降解活性艳红实验方案据不完全统计，国内印染企业每天排放废水约3×10 9～4×10 9 kg。
印染厂每加工100 m 织物，将产生废水3×10 3～5×10 3 kg。
印染工业中流失的染料占染料产量的15%，是工业废水的主要污染源之一。
目前排放的染料废水有机物含量高, 生化性差。
COD 高, BOD/COD 低，而且色度高，成分复杂，有毒性。
直接排放这类废水，会造成严重的环境污染，且可能通过食物链直接或间接影响人的身体健康。
目前，对染料废水的处理方法已有很多种：吸附法，混凝法，化学氧化法，生物处理法，电化学氧化法，光催化氧化法以及光电催化氧化法等。
其中，光电催化是一种光催化与电化学氧化联用的新型深度氧化技术，二氧化钛光电极在外加电场的作用下，电极内部形成了一个电势梯度。
促使光生空穴和电子向相反方向移动，加速它们的分离，减少光生电子和空穴的复合几率，使空穴和电子得到有效分离，从而提高了量子产率，能够更有效地降解有机物，是目前研究废水中有机污染物降解的前沿方向之一。
本次实验拟采用二氧化钛作催化剂进行光催化降解活性艳红。
一、实验目的和要求（1）熟悉并掌握二氧化钛与活性艳红反应的原理。
（2）了解与掌握二氧化钛降解活性艳红的影响因素。
（3）学会分光光度法分析的数据处理方法。
（4）掌握分光光度法测定活性艳红浓度的原理与操作。
二、实验基本原理以TiO2作为光催化剂,研究了TiO2对活性艳红X- 3B的光催化氧化降解行为。
结果表明,以锐钛矿为主的混晶型TiO2的催化活性最好;X- 3B的光催化降解动力学符合Lang-muir-Hinshelwood动力学模式,并求出其动力学参数k(表观反应速率常数)为0.5921,KA(吸附平衡常数)为0.1725;温度对X- 3B的降解影响很小,其活化能仅为6.04 kJ/mol;溶液中盐度的增加会不断降低TiO2对X- 3B的光催化降解速率。
二氧化钛光催化性能
原理，致力提高光催化效率。
Fujishima和Honda的研究工作引起了人们对半导体在光作用下能否用于污染 控制的兴趣，而半导体光电化学的研究结果为开展这一工作奠定了基础。从七十年代
初期以来，国外许多学者竞相开展这方面的研究。1976年,J. H. Cary报道了TiO?水 浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯，注意到TiO2水体系在光照条件下可非
日常生活废水中含有大量的表面活性剂，这种废水不但容易产生异味和泡沫，而且 还会影响废水的生化。表面活性剂不但很难降解，有时还会产生有毒或不溶解的中间
体。研究证明，采用纳米TiO2催化剂分解表面活性剂可以取得较好的效果。虽然表面 活性剂中的烷基链较难完全被纳米TiO2催化剂氧化成CO2,但表面活性剂中芳环的破
纳米二氧化钛光催化性能的研究
摘要：介绍实验室制备金红石型二氧化钛的一种方法，并通过XRD扫描分析其相 态，经扫描电子显微镜观察所制备的二氧化钛的形貌和尺寸， 最后在紫外光照射下研 究其对有机物的降解。
关键词：制备；TiO2；纳米材料；光催化。
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早在1929年人们就知道了涂料的“钛白”现象，即涂料中的二氧化钛能使颜料褪 色。后来的研究发现，造成这一现象的原因是TiO2的光敏化行为，即TiO2的光敏化引 起油漆中有机物粘合剂的光降解，从而导致尤其涂料的不稳定。20世纪70年代和80
二氧化钛的光催化性能
二氧化钛的光催化性能摘要：以廉价易得的四氯化钛为原料，利用溶胶一凝胶法制备二氧化钛，工艺过程简单、易控制、污染少，是一种制备二氧化钛的理想方法。
同时研究了催化剂用量和时间对TiO2 光催化降解甲基橙的降解率的影响,实验结果表明当催化剂用量为4 g/L,光催化时间为60 min时,降解率可达到90%以上。
关键词: 二氧化钛，制备，甲基橙，光催化TiO2 具有化学性质稳定、催化活性高、催化简单有机物彻底、不引起二次污染等优点,在污水处理、空气净化等领域被广泛研究。
它利用半导体氧化物材料在光照时表面能受激活化的特性,利用光能可有效地氧化分解有机物、还原重金属离子、杀灭细菌和消除异味,无二次污染,不仅经济,而且自身无毒、无害及无腐蚀性,还可反复使用,并可望用太阳光为反应光源等特点而被广泛地应用到光催化降解有机污染物,是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。
目前，制备二氧化钛的方法很多，分类方法也有所不同。
根据物理性质，分为气相法、固相法和液相法。
气相法制备出的TiO2纯度高、分散性好、团聚少、比表面活性大，但是气相法的反应要求在高温条件下瞬间完成，对反应器的选择、设备的材质，加热方法等均有很高的要求，欲达到工业化生产还要解决一系列工程问题和设备材质问题。
与气相法相比，液相法具有原料廉价、无毒、常温下可以反应、工艺过程简单、易控制、污染少、产品质量稳定等优点。
因此，以廉价、易得的四氯化钛为原料，利用溶胶一凝胶法制备二氧化钛是一种具有工业发展潜力的理想方法。
其他实验方法1实验部分1.1实验试剂99.9%的四氯化钛（分析纯）（天津市科密欧化学试剂有限公司），28%的氨水，97%的乙醇（洛阳市化学试剂厂），0.1mol/L的浓硫酸，0.1mol/L的氢氧化钠，0.1mol/L的硝酸银溶液，去离子水，二次蒸馏水1.2 实验仪器抽滤器烘箱1.3 实验原理将四氯化钛加入乙醇的水溶液中，让TiCl4水解后再加入含羟基或可释放出羟基的化合物（本实验用氨水），使其缩合，逐渐凝胶化后经干燥和煅烧可得二氧化钛粉末，反应如下：水解反应：TiCl4 + 4C2H5OH = Ti(OC2H5)4 + 4HClTi(OC2H5)4 + 4H2O = Ti(OH)4↓+ 4C2H5OH煅烧反应：Ti(OH)4 = TiO2 + 2H2O1.4 材料制备取100ml乙醇和25ml去离子水混合均匀，将1.5ml的四氯化钛用干燥的滴管吸取，缓缓加入100ml乙醇和25ml去离子水的混合溶液中。
二氧化钛的光催化原理
二氧化钛的光催化原理说到光催化，这就得提提阳光的作用了。
阳光照射到二氧化钛上，它就开始兴奋起来。
就像是我们喝了咖啡一样，瞬间精神焕发。
这时候，二氧化钛会产生一些叫做电子和空穴的东西。
这些电子就像是小火花，特别活跃，它们会跟周围的水分子和氧气玩起化学反应，结果就是生成了一些很厉害的东西，比如羟基自由基。
这些自由基可不是开玩笑的，它们是个干净利器，能把那些 pesky 的污染物、细菌统统干掉，简直就像是环境的清洁工！你知道吗，二氧化钛的光催化反应可是有点“抠门”的，只有在紫外线光照射下才能发挥最大效用。
别担心，虽然我们平时不常见紫外线光，但这不影响它在实验室里的大显身手。
在实验室里，科学家们可以利用特定的光源，让二氧化钛发光，瞬间就能看到那些顽固的污垢被一一消灭，像是施了魔法一样，真是让人惊叹！而且二氧化钛的稳定性也很高，不容易被环境影响，这样一来，它就能在水处理、空气净化等领域大展拳脚，替我们解决不少麻烦。
想象一下，如果我们把二氧化钛应用到屋顶上，太阳一出来，屋顶就能自动净化空气。
再比如，在工业上用它处理废水，那些脏兮兮的水经过二氧化钛的光催化一处理，立马就能变得清澈见底，简直像是经历了一场华丽的变身。
这样的场景真是让人期待，生活中处处都能看到二氧化钛的身影。
说到这里，你可能会觉得，哇，二氧化钛真是太神奇了，难道它就没有缺点吗？。
任何事情都有两面性，二氧化钛虽然很牛，但它的光催化效率还是受限于光的强度和波长。
像某些室内环境，光照条件就不那么理想，这时候就没办法充分发挥它的作用了。
长时间使用后，二氧化钛表面可能会吸附一些杂质，导致催化效果下降，得定期清理。
不过，别灰心，科学家们一直在努力，想办法提高它的催化效率和适应性。
未来的研究方向还包括怎么把二氧化钛和其他材料结合，提升它在各种环境下的表现，简直是让人期待得不要不要的！除了环境治理，二氧化钛在光电领域也是个不容小觑的角色。
它可以用于太阳能电池，帮助我们更有效地利用阳光，减轻对化石能源的依赖。
二氧化钛光催化反应方程式
二氧化钛光催化反应方程式引言光催化技术是一种利用光能将物质转化为其他形式的技术。
在光催化反应中，二氧化钛（TiO2）是最常用的催化剂之一。
二氧化钛光催化反应方程式描述了二氧化钛在光照条件下催化反应的过程。
本文将详细探讨二氧化钛光催化反应方程式及其应用。
二氧化钛光催化反应方程式的基本原理光催化反应是通过将光能转化为化学能，促使化学反应发生。
二氧化钛在光照条件下具有良好的光催化性能，可以催化多种反应。
二氧化钛光催化反应方程式描述了二氧化钛在光照条件下催化反应的化学过程。
二氧化钛的光催化性能源于其特殊的电子结构。
二氧化钛是一种半导体材料，其带隙宽度较大，能够吸收可见光和紫外光的能量。
当二氧化钛受到光照时，光子激发了二氧化钛中的电子，使其跃迁到导带中。
在导带中，电子具有较高的能量，可以参与化学反应。
二氧化钛的光催化反应方程式通常包括两个基本步骤：光激发和反应发生。
在光激发步骤中，二氧化钛吸收光子能量，激发电子跃迁到导带中。
在反应发生步骤中，光激发的电子参与化学反应，与其他物质发生相互作用，从而催化反应的进行。
二氧化钛光催化反应方程式的应用二氧化钛光催化反应方程式在许多领域中得到了广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 环境污染治理二氧化钛光催化反应可以有效地降解有机污染物。
光催化反应通过将有机污染物分解为无害的物质，从而净化水和空气。
例如，光催化反应可以降解废水中的有机染料和有机溶剂，净化废气中的有机污染物。
2. 水分解产氢二氧化钛光催化反应可以促进水的光解反应，产生氢气。
光催化水分解是一种可持续发展的产氢方法，可以利用太阳能转化为化学能。
这种方法具有环境友好、无污染和可再生的优点，有潜力成为未来氢能源的重要来源。
3. 光催化杀菌二氧化钛光催化反应可以杀灭细菌和病毒，具有抗菌和消毒的能力。
光催化杀菌可以应用于饮用水处理、医疗器械消毒等领域。
相比传统的消毒方法，光催化杀菌无需添加化学物质，避免了二次污染的问题。
二氧化钛光催化反应的电化学阻抗谱研究
二氧化钛光催化反应的电化学阻抗谱研究
二氧化钛（TiO2）是一种常用的光催化材料，它具有广泛的应用，例如环境污染治理、太阳能光电转换和光催化水分解等领域。
电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）是一种用于表征材料电化学性能的实验技术，可以在广泛的频率范围内测量电化学系统的阻抗响应。
在二氧化钛光催化反应的电化学阻抗谱研究中，可以通过以下步骤进行：
1. 样品制备：制备二氧化钛薄膜或纳米颗粒，通常使用溶胶-凝胶法、热解法或物理沉积等方法。
2. 电极制备：将二氧化钛样品涂覆在导电基材上制备电极，常用的基材有导电玻璃、氟化锡导电玻璃和导电聚合物等。
3. 实验装置搭建：搭建适当的电化学细胞，通常包括工作电极、参比电极和计数电极。
4. EIS测量：在恒定的直流电位下，通过施加小振幅的交流电信号，测量电化学系统的阻抗响应。
可以使用交流电化学工作站或频率响应分析仪等设备进行测量。
5. 数据分析：将测得的阻抗谱数据转换为Nyquist图或Bode图，并进行相应的拟合分析。
常见的拟合方法包括等效电路模型拟合、半圆拟合等。
通过分析阻抗谱可以得到一些关键参数，如电荷传递电阻、电解质电阻、电极表面电容等，这些参数反映了二氧化钛光催化反应中的电化学过程和界面特性。
此外，EIS还可以用于研究光催化剂的光电转换效率、光生电荷分离和传输等方面的性能。
需要注意的是，二氧化钛光催化反应的电化学阻抗谱研究是一个复杂的课题，需要综合考虑光催化材料的特性、电极的构建和实验条件等因素，以获取可靠的结果。
二氧化钛光催化分解甲醛原理
二氧化钛光催化分解甲醛原理二氧化钛光催化分解甲醛是一种使用光催化材料二氧化钛来降解有害气体甲醛的方法。
甲醛是一种广泛存在于室内环境中的有害气体，对人体健康造成很大威胁，因此寻找高效降解甲醛的方法具有重要意义。
二氧化钛光催化分解甲醛的原理包括光生电子-空穴对的形成和利用、氧化还原反应以及甲醛降解过程。
首先，二氧化钛能够吸收可见光和紫外光，使其晶格中的价带电子跃迁到导带形成电子-空穴对。
电子和空穴可以分别作为还原剂和氧化剂参与光生氧化还原反应。
当二氧化钛暴露在光照下时，可见光和紫外光的能量会激发二氧化钛表面的电子，使它们跃迁到导带中，并在导带中形成自由电子和空穴。
其次，甲醛与二氧化钛表面的自由电子和空穴发生氧化还原反应。
甲醛分子中的碳氢键可以被自由电子还原断裂，形成甲醛负离子，而甲醛负离子会继续与周围的氧气发生反应，产生二氧化碳和水。
最后，在光催化分解甲醛的过程中，自由电子和空穴的再组合是必不可少的，以维持二氧化钛表面电荷平衡。
如果自由电子和空穴再组合速率很快，光催化反应很难发生。
因此，为了提高分解效率，需要寻找合适的方法来阻止自由电子和空穴再组合。
常见的方法是通过制备光催化剂的复合材料，如金属氧化物、半导体量子点或有机材料与二氧化钛复合，以提高光生电子-空穴对的利用率。
二氧化钛光催化分解甲醛的原理实际上是一系列复杂的氧化还原反应过程。
该过程不仅取决于光催化剂的物理化学性质，如晶格结构、晶格缺陷、表面形貌等，还与环境条件如温度、湿度、光照强度等有关。
此外，甲醛浓度和通气速度也会对光催化分解甲醛的效果产生影响。
总结而言，二氧化钛光催化分解甲醛的原理是通过光照激发二氧化钛表面的电子和空穴形成，利用电子和空穴的氧化还原反应能力将甲醛分解为无害物质。
该原理需要考虑多种因素的综合影响，包括催化剂的特性、环境条件以及甲醛本身的性质，以实现高效降解甲醛的目标。
二氧化钛光催化水分解反应机理研究
二氧化钛光催化水分解反应机理研究近年来，氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源备受关注。
而水分解反应是制备氢气的重要途径之一。
其中二氧化钛光催化水分解反应是一种前景广阔的绿色制氢技术。
本文将从机理角度对二氧化钛光催化水分解反应进行深入研究。
一、光催化水分解反应简介光催化水分解反应是指在光照下，将水分解成氢和氧的反应。
这种反应是一种重要的人造制氢技术。
光催化水分解反应需要光催化剂作为催化剂，其中二氧化钛是最常用的光催化剂之一。
二、二氧化钛的光催化机理二氧化钛是一种重要的半导体材料，其具有良好的光吸收性能、高的电子传导性能和较高的光生电子-空穴对分离效率，因此被广泛应用于光催化领域。
二氧化钛在光照下，其导带上处于价带上的电子会被激发到导带上，形成电子空穴对。
电子空穴对在二氧化钛表面发生分离，并在表面与水分子反应，产生氢和氧。
三、二氧化钛的光催化机理的实验研究为了深入了解二氧化钛光催化水分解反应的机理，实验研究很有必要。
近年来，有不少学者通过实验研究对二氧化钛的光催化机理进行了深入探讨。
一些实验表明，当二氧化钛的表面受到光照后，其导带上的电子通过催化剂与水分子结合生成氢。
而在氢生成的同时，导带上的正空穴与水分子相结合，产生氧气。
同时，也有研究表明，当光照强度增大时，二氧化钛的光催化水分解反应速率也会提高。
此外，一些学者也尝试利用表面增强拉曼光谱技术和时间分辨光谱技术等手段，深入研究二氧化钛光催化水分解反应的机理。
四、二氧化钛的光催化机理的理论计算除了实验研究，理论计算也是深入了解二氧化钛光催化水分解反应机理的重要手段。
在理论计算中，密度泛函理论是常用的计算方法之一。
利用密度泛函理论计算，可以得到二氧化钛表面的能带结构、电子结构和表面反应机理等信息。
一些理论计算表明，光照下，二氧化钛导带上的电子会受到激发，并在表面与水分子反应，生成氢气和氧气。
此外，一些研究还表明，对表面状态、晶面方向、缺陷等因素的调控，可以显著地提高二氧化钛催化水分解反应的效率。
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案实验目的：研究二氧化钛光催化剂降解甲基橙的影响因素。
一、实验材料和仪器1.实验材料：a.甲基橙溶液b.二氧化钛光催化剂c.乙醇2.实验仪器：a.紫外可见分光光度计b.电子天平c.电子恒温器d.紫外灯二、实验步骤1.制备甲基橙溶液：a.使用电子天平称取一定质量的甲基橙粉末，加入一定体积的去离子水中，摇匀。
b.将混合物倒入容量瓶中，并用去离子水稀释至刻度线，摇匀，得到一定浓度的甲基橙溶液。
2.准备不同条件的实验体系：a.添加一定量的甲基橙溶液到一系列容量瓶中，使每个容量瓶中甲基橙溶液的浓度相同。
b.在每个容量瓶中添加不同质量的二氧化钛光催化剂，使得每个容量瓶中的二氧化钛质量不同。
c.添加一定量的乙醇溶液到每个容量瓶中，以充当电子传递剂。
3.实验操作：a.将每个容量瓶中的溶液放置在具有一定紫外光照射条件的紫外灯下，开始进行光催化反应。
b.反应开始后，每隔一段时间，取出一定量的反应溶液，通过紫外可见分光光度计测量其吸光度，记录数据。
4.控制实验条件：a.控制紫外光照射强度、照射时间、反应温度等实验条件。
b.对于每一组实验条件，重复多次实验，计算平均值，并进行统计分析。
5.数据处理：a.绘制甲基橙溶液吸光度随时间变化的曲线图。
b.计算甲基橙降解速率以及降解效率。
c.分析各影响因素对反应速率和效率的影响。
三、结果与讨论通过以上实验步骤，可以探究二氧化钛光催化剂降解甲基橙的影响因素。
在进行实验过程中，需要注意控制实验条件的稳定性和准确性，以保证结果的可靠性。
同时，通过数据处理和分析，可以得出不同影响因素对反应速率和效率的影响程度，有效指导二氧化钛光催化剂在废水处理中的应用。
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案一实验目的不同因素对二氧化钛光催化剂降解甲基橙的影响二实验原理光催化的原理是利用光来激发二氧化钛等化合物半导体，利用它们产生的、电子和空穴来参加氧化—还原反应。
当能量大于或等于能隙的光照射到半导体纳米粒子上时，其价带中的电子将被激发跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而形成电子—空穴对。
由于纳米材料中存在大量的缺陷和悬键，这些缺陷和悬键能俘获电子或空穴并阻止电子和空穴的重新复合。
这些被俘获的电子和空穴分别扩散到微粒的表面，从而产生了强烈的氧化还原势.光催化剂对于化学反应的催化降解机理是，当催化剂受到可见光照射并吸收光能后，会发生电子跃迁成电子－空穴对．然后使吸附于催化剂表面的有机污染物发生氧化还原反应进行降解，或者氧化其表面吸附的氢氧根( OH－ ) ，使之生成氧化性更强的羟基自由基( ·OH) ．通过这些过程最终将体系中的污染物氧化成水、二氧化碳和无机盐等物质． TiO2 作为一种性能优异的半导体光催化剂，已经被很多的科研工作者进行过研究。
三实验仪器和试剂甲基橙二氧化钛盐酸氢氧化钠氯化钾pt 72型分光光度计磁力搅拌器四二氧化钛的制备制备二氧化钛的方法有很多本实验采用溶胶-凝胶法将钛酸丁脂与无水乙醇按一定比例混合搅拌，通过超声波震荡形成溶胶，再将其凝胶固化，最终通过热处理焙烧制得TiO2 薄膜材料。
Ti(OR)n+H2O → Ti(OH)n+ROH （1）-Ti–OH+HO-Ti- → -Ti–O-Ti+H2O （2）-Ti-OR+HO-Ti- → -Ti-O–Ti+ROH （3）式中的R 为有机基团。
最后获得的氧化物的结构和形态依赖于水解和缩聚反应的相对反应程度，当金属- 氧桥- 聚合物达到一定宏观尺寸时，形成网状结构从而溶胶形成凝胶。
经加热烘干，得到黄色的晶体，再将其研磨成粉末，最后再经过热处理得到二氧化钛。
五实验方法光催化反应具体过程称取0 .500 g TiO2 ,量取250ml浓度为20mg/l甲基橙溶液置于反应器中经磁力搅拌15 min后, 引入光源, 反应过程中,控制溶液温度,每隔一定的时间取样, 离心分离, 取上层清液,利用紫外分光光度仪测定甲基橙的吸光度并求出其浓度 .（先用紫外可见分光光度计做甲基橙标准溶液的标准曲线,然后测试催化后的溶液吸光度,在曲线上找到对应的浓度)六对比条件1 不同的PH的影响2 不同温度的影响3 二氧化钛的浓度的影响4 Zn等金属的影响5 光照强度的影响6 氯离子是否有影响。
合肥学院二氧化钛纳米光催化性能的研究实验报告
学号：1003021022合肥学院化学与材料工程系《专题研究训练》选课实验报告《二氧化钛纳米光催化性能的研究》刘克峰化学工程与工艺张慧2012年6月19日项目名称 实验者 所属专业 指导教师 提交日期专题研究训练实验课程组、《专题研究训练》实验报告二、实验报告正文《氧化钛纳米光催化性能的研究》实验目的：让化学本科生尽早了解和掌握光催化原理，熟悉光催化剂的制备和光催化反应，在大量研究工作的基础上，设计涉及纳米光催化剂的制备、催化剂的简单表征和催化活性评价的综合性实验。
让学生能够对光催化具有较好的了解。
实验原理：光催化基本原理是指光催化剂受到大于禁带宽度能量的光子照射后，发生电子跃迁，生成光生电子（e ）和空穴对（h ），光生电子具有很强的还原能力，可以还原去除水中的金属离子，而空穴具有极强的氧化性，可对吸附于其表面的污染物进行直接或间接的氧化降解，此外，空穴还可以氧化"O和01一生成反应性极高的羟基自由基（・0H）,・0H!—种强氧化剂（氧化还原电位为+2. 8V），它可以将大多数有机染料氧化为可矿化的最终产物。
以本实验中的Ti02为例。
Ti02的带隙能火3.2 eV,相当于波长为387.5nm光子能量，抵达地面太阳能最小波长为300.0nm, 300.0〜387.5nm之间的紫外光能约占太阳能的1%左右［i］。
当TiO?受到太阳能辐射后，处于价带的电子就被激发到导带，价带便生成空穴（h+）。
光催化反应机理可用以下各式表示：TiO? +hv（UV）—TiO2（e-+ h +）TiO2（h+）+ H 2—TiO 2+ 出0+・ OHTiO2（h+） + OH 一—TiO2 + • OH有机染料+ • 0H-降解产物有机染料+h+—氧化产物有机染料+e一—还原产物式中hv是将TiO2的电子从价带激发到导带的光子能量。
HCOHjOJtH HO； K图半导体Ti6光催比氧化反应机理示意图本次试验采用溶胶-凝胶法。
二氧化钛光催化甲基橙实验报告
二氧化钛光催化甲基橙实验报告实验目的：本实验旨在探究二氧化钛光催化甲基橙的降解效果，并通过实验结果分析其机理。
实验原理：甲基橙是一种常用的指示剂，其在酸性溶液中呈现黄色，而在碱性溶液中呈现红色。
当甲基橙被光照时，其颜色会发生改变。
因此，甲基橙可以作为一种检测酸碱度的指示剂。
二氧化钛(TiO2)是一种常见的光催化剂，具有良好的光催化性能和化学稳定性。
在紫外光的作用下，二氧化钛能够分解水分子，生成氧气和氢氧自由基等活性物质，从而具有一定的光催化降解能力。
本实验中，我们将使用二氧化钛作为光催化剂，将甲基橙溶液置于紫外光照射下，观察其颜色变化情况，并通过测定反应前后溶液中的pH值变化来判断其酸碱度的变化情况。
实验步骤：1.准备甲基橙溶液：取一定量的甲基橙粉末，加入适量的去离子水中，搅拌均匀后制成0.1mol/L的甲基橙溶液。
2.制备二氧化钛悬浊液：取适量的二氧化钛粉末，加入适量的去离子水中，搅拌均匀后放置一段时间使其充分悬浮。
然后用滤纸过滤掉固体颗粒，得到二氧化钛悬浊液。
3.将二氧化钛悬浊液滴加到甲基橙溶液中，使之充分混合。
4.将混合后的溶液置于紫外光照射下进行反应。
可以使用手持式紫外灯或者实验室用的紫外光源。
5.在反应过程中不断观察甲基橙溶液的颜色变化情况。
当甲基橙颜色开始变为红色时，停止反应并记录此时的反应时间。
6.将反应后的溶液取出，用去离子水稀释至适当浓度后测定其pH值变化情况。
实验结果与分析：根据实验结果，我们可以看到在紫外光照射下，甲基橙溶液逐渐变为红色。
这表明二氧化钛对甲基橙的光催化降解作用已经开始发挥作用。
同时，我们还可以通过测定反应前后溶液中的pH值变化来判断其酸碱度的变化情况。
由于二氧化钛具有一定的酸性，因此在反应过程中会释放出氢氧自由基等活性物质，从而导致溶液的pH值下降。
因此，我们可以通过测量反应前后溶液的pH值变化来确定甲基橙的酸碱度变化情况。
二氧化钛做催化剂光解水
TiO2光解水的原理
TiO2光解水实验装置
TiO2光解水的原理
光解水的常用催化剂
TiO2光催化剂的作用机理
TiO2光催化剂的作用机理
H2O在TiO2表面的离解反应：
太阳能——未来最理想的能源，取之不尽用之不竭。
光解水制氢技术始自1972年，由 东京大学Fujishima A和Honda K两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制
氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。
TiO2光解水的原理
四、光解水的应用前景
光解水是以光作为能源物质的制氢方法
➢ 太阳能——未来最理想的能源，取之不尽用之不竭。
➢ 氢能--环保无污染，单位质量产热高 ➢ 能源缺乏 ➢ 环境污染严重
Thank You!
TiO2光解水的作用机理
2H+
h
e-
CB
H2
H2O
VB
p+
2H++1/2O2
H2O在TiO2表面的离解反应：
2p
H 2O
2H
1 2 O2
2e 2H H2
TiO2光解水实验装置
光解水的常用催化剂
三 、 催 化 剂 类 型 TiO2光解水的原理
TiO2光解水实验装置
光解水的常用催化剂
TiO2光解水实验装置
氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。
光解水的常用催化剂
H2O在TiO2表面的离解反应： TiO2光解水实验装置 氢能--环保无污染，单位质量产热高
催化剂
TiO2光解水的作用机理
光解水制氢技术始自1972年，由 东京大学Fujishima A和Honda K两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制
实验一-二氧化钛纳米粒子光催化性能的研究2
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二氧化钛纳米光催化性能的研究实验目的：1.了解Tio2光催化降解有机染料的原理。
2.掌握Tio2光催化活性评价的方法。
实验原理：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。
半导体粒子的能带结构。
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。
当光子能量高于半导体带隙能（如Tio2,其带隙能为3.2eV）的光照射半导体时，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带。
从而使导带产生高活性的电子（e-），而价带上则生成带正电的空穴（h+），形成氧化还原体系，从而在催化剂表面产生具有高活性的羟基自由基（·oh），·oh 具有很强的氧化性，可以氧化很多难降解的有机化合物（R）。
仪器与试剂仪器：电子天平（精度0.1mg）；电磁搅拌器；烧杯（250mL,100mL,50mL）;锥形瓶（400mL）；夹套式光催化反应器；125w自整流汞灯光源；石英比色皿；紫外可见光谱仪。
试剂：Tio2(p25)；次亚甲基蓝；甲基橙Tio2的光催化性能测试：实验步骤（1）称取15mg次亚甲基蓝，溶解于375ml水中，配制成40mg/L 的次亚甲基蓝溶液作为模拟污染物。
（2）称取98mg二氧化钛，分散到100ml次亚甲基蓝溶液中，避光搅拌半个小时，使二氧化钛和次亚甲基蓝达到吸附平衡，然后开启125w自整流汞灯，在照射时间分别为0、30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟后各取样5ml，然后离心分离除去催化剂，得到上清液。
二氧化钛光电催化水处理研究实验报告
二氧化钛光电催化水处理研究一、实验目的1、了解二氧化钛催化电极的制备方法及工艺。
2、了解二氧化钛电极催化降解含苯酚废水的方法、测试步骤及降解效果分析方法。
二、实验原理半导体二氧化钛材料凭借其较深的价带能级使得电子外层电子结构变得极其特殊。
每当二氧化钛半导体受到能量大于带隙能量的光照射时，处于二氧化钛价带（VB）上的电子就可以被激发跃迁到导带（CB）上，导带上便生成了具有高活性的电子，带正电荷的空穴（h+）相应生成于价带上，这就形成了氧化-还原体系反应的基础。
溶解在水中的游离氧和水能够分别与电子和空穴结合，最终产生具备高活性和强氧化性能力的OH·自由基，OH·自由基可以氧化许多不易被降解的有机污染物。
由于TiO2半导体的导带对高活性电子的捕获能力也非常有限，高活性电子与光生空穴极容易进行再复合。
添加外加电场，利用其外加电场的阳极，高活性电子很容易地捕获，光生空穴和高活性电子进行再复合得到抑制，从而对光催化降解效率非常有益。
三、实验所需的仪器及药品导电玻璃（ITO，江苏金坛康达克应用薄膜中心），厚度1.1mm，15Ω/cm2，浓硝酸、钛酸四丁酯、异丙醇、聚乙二醇800、氢氧化钾、无水乙醇、硫酸钠、苯酚溶液均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。
超声振荡器、搅拌器、油浴锅、旋转蒸发仪、马弗炉、电化学工作站、石英滤光管、高压汞灯、吸光光度仪、四、实验内容及步骤1、纳米TiO2电极的制备（1）导电玻璃的预处理：将导电玻璃在KOH异丙醇饱和溶液中浸泡12h除去表面油。
二次蒸馏水冲洗后,依次在水、无水乙醇中超声振荡清洗15min，用无水乙醇冲洗，氮气吹干。
（2）醇盐水解法制备多孔TiO2膜：2ml浓HNO3稀释于150ml H2O中，剧烈搅拌。
将12.5ml钛酸四正丁酯、4.0ml异丙醇配成的混合溶液以1滴/5 s的速率缓慢均匀滴加，避免出现粒子团聚。
升温至75℃恒温5h。
所得胶体经旋转蒸发浓缩，加入适量聚乙二醇800，得到TiO2浆料。
纳米二氧化钛
纳米二氧化钛光催化性能的测试一、实验导读1.半导体光催化剂半导体介于导体和绝缘体之间，在未激发的具有能带结构的半导体电子结构中，大多数电子处于价带内，而导带内则因能级较高处于电子缺乏状态。
导带和价带的过渡区称为带隙或禁带，其能量之差被称为能隙或禁带宽度，用E g表示，E g的大小代表了价带电子跃迁至导带的难易程度。
纳米TiO2等半导体的主要特征——宽禁带的存在，其优异独特的电、磁、光学等性质的表现也是由于它的存在而导致的。
宽禁带半导体其价带上的电子一旦受到一个具有高于其禁带宽度能量hv 的光照射后，能使其分子轨道中的电子(e-)离开价带(VB)跃迁到导带(CB)上，并在价带上产生相应的光生空穴(h+)，同时在导带上形成光生电子(e-)。
在电场的作用下，两者发生分离，纳米半导体粒子因其尺寸很小，光激发产生的电子和空穴很快到达纳米粒子表面，导致原本不带电的粒子表面的二个不同部分出现了极性相反的二个微区——光生电子和光生空穴。
价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原剂，在半导体光催化反应中，与吸附在催化剂表面的污染物分子发生氧化还原反应。
跃迁到导带上的电子和价带上的空穴可能重新复合，并产生热能或以辐射方式散发掉。
但是当半导体光催化剂存在表面缺陷、合适的俘获剂、或者电场作用等因素时，电子和空穴的合并就得到了拟制。
同时纳米半导体粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变为分立的能级，能隙变宽，使其电子-空穴对具有更正的价带电位和更负的导带电位，因而具有更高的氧化能力和还原能力。
而且粒子越小，电子和空穴达到粒子表面的速度越快，电荷分离效果越好，电子与空穴复合几率反而越小，从而提高了纳米半导体的光催化活性。
作为半导体光催化剂的材料众多，包括TiO2、ZnO、WO3、SnO2、ZrO2等多种金属氧化物，CdS、FeS、MoS2等多种硫化物半导体。
TiO2等半导体纳米微粒，由于其表面的电子结构及晶体结构，具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及介电限域效应以外，还拥有高效的光催化活性，热稳定性好，价格低廉，对人体无毒、无害、无二次污染等特点，使其成为新兴的环保材料。
实验32--纳米二氧化钛光催化剂的合成及其催化性能
实验32 纳米二氧化钛光催化剂的合成及其催化性能一、实验目的1．了解纳米光催化技术的基础知识和发展趋势。
2．掌握溶胶-凝胶法制备纳米粒子的原理，用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2微粉。
3．了解纳米粒子常用的表征手段。
4．掌握纳米材料的合成方法并对其了解应用前景。
二、实验原理自70年代初发现二氧化钛电极具有光照下分解水的功能以来，有关二氧化钛半导体光催化剂的研究成为环境领域的一个热点。
用半导体光催化分解毒性有机物有两个优点：第一，适当选择催化剂，可以利用太阳能处理毒物，节约能源；第二，一些半导体的光生空穴具有很强的氧化能力，能彻底降解绝大多数有机物质，而且能将它们最后分解为二氧化碳、水和无机物，避免了用化学方法处理带来的二次污染。
制备纳米粒子的方法很多，如化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、反相胶团法、气相法等。
溶胶－凝胶法(Sol－Gel法)是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成的氧化物或其它化合物固体的方法。
溶胶是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，并且不停的进行布朗运动的体系。
根据粒子与溶剂间相互作用的强弱，通常将溶胶分为亲液型和憎液型两类。
由于界面原子的Gibbs自由能比内部原子高，溶胶是热力学不稳定体系。
凝胶是指胶体颗粒或高聚物分子互相交联，形成空间网状结构，在网状结构的孔隙中充满了液体(在干凝胶中的分散介质也可以是气体)的分散体系。
并非所有的溶胶都能转变为凝胶，凝胶能否形成的关键在于胶粒间的相互作用力是否足够强，以致克服胶粒－溶剂间的相互作用力。
对于热力学不稳定的溶胶，增加体系中粒子间结合所须克服的能垒可使之在动力学上稳定。
因此，胶粒间相互靠近或吸附聚合时，可降低体系的能量，并趋于稳定，进而形成凝胶。
该方法的优点是：(1)反应温度低，反应过程易于控制；(2)制品的均匀度和纯度高、均匀性可达分子或原子水平；(3)化学计量准确，易于改性，掺杂的范围宽(包括掺杂的量和种类)；(4)从同一种原料出发，改变工艺过程即可获得不同的产品如粉料、薄膜、纤维等；(5)工艺简单，不需要昂贵的设备。
二氧化钛光催化剂降解工业废水实验反思总结
二氧化钛光催化剂降解工业废水实验反思总结二氧化钛光催化剂降解工业废水实验反思总结为了加深对环境
科学的认识，增强大家对工业生产排放污染物控制管理工作重要性的认识。
我们小组于2010年11月5日到11月10号，选择自己感兴趣的一个话题着课余时间利用二氧化钛光催化剂的特点设计了《二氧化钛光催化剂降解工业废水实验》这个实验，并取得了较好的实验效果。
此次课题组成员主要是进行分子式实验、气相色谱法以及结构测定等方面的内容。
最终我们得到的样品：一份 TiO2溶液；三种 pH 值的缓冲溶液；四种金属盐- Al（ OH）3；六种混合试剂： HCl、 HNO3、H2SO4、 NH3·H2O 和 CaCO3；两种常见的氧化剂：浓 H2SO4和浓 HNO3。
具体如图所示：这些成分可以帮助我们更好地去研究这些物质的光催化机理。
实验目的：1.通过本实验探索二氧化钛在不同酸碱条件下表现出来的特性2.掌握三种催化剂—— TiO2、 ZnCl2、 NaOH 的使用操作技术3.掌握催化剂配比对光催化反应的影响4.观察在常温、常压、惰性介质中 TiO2与不同金属离子络合物和配位化合物对光降解工业污染物效果的影响，其变化规律有待继续研究。
通过本次实验，主要采集实验数据如下：通过我们对这几种物质的紫外-可见吸收光谱的分析发现这些物质的最大吸收波长都在
235nm 左右，说明它们只能发生紫外光反应。
对照上述酸碱度实验数据，我们发现这些物质在不同的 PH 值下会形成一种或多种络合物。
而且随着 PH 值的改变，络合物之间的连接键也会发生变化。
二氧化钛光催化剂降解工业废水实验反思总结
二氧化钛光催化剂降解工业废水实验反思总结反思：本实验是在本人的一次外出学习时，老师布置给我们的一项任务，主要目的就是研究二氧化钛光催化剂降解工业废水。
原来也有很多同学做过此类实验，并且都取得了一定成果。
但是由于各种原因而导致没能完全将该试验继续下去，所以心里非常遗憾！不管怎么说，此次实验也让自己对光催化还有二氧化钛等光触媒方面又进行了一些更深入的了解和认识，受益匪浅。
总结：经过这个实验，我发现了许多之前不曾注意到的细节问题。
比如：在制作玻璃板的过程中，我们往往会遇到许多困难；虽然试验已经完成，但仍有部分杂质无法除尽；另外还可以通过改变反应物、添加催化剂等手段使其效率提高……通过上述几点事例充分证明了
知识与生活相联系才能够真正体现它的价值，从小培养孩子观察身边的世界的好奇心，为他们今后走向社会打下坚实基础，增强竞争力。
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TiO2（ZnO）制备条件对光催化氧化活性的影响摘要以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为溶剂，采用溶胶—凝胶法制备了粉末二氧化钛催化剂以及粉末氧化锌催化剂作为对照。
讨论在不同条件下，如：钛酸丁酯的浓度、加水量、陈化时间、陈化温度、焙烧时间和温度等条件对光催化降解偶氮染料甲基橙活性的影响和机理。
实验分为催化剂的制备及催化剂的光催化能力降解实验两部分。
【1】实验结果表明：氧化锌催化剂有较高的催化活性。
这说明制备的二氧化钛具有的活性不够高，实验仍需进一步的改进。
关键词溶胶—凝胶法、纳米TiO2、光催化降解、甲基橙前言光催化氧化技术自20世纪80年代后期开始应用于环境污染控制领域以来，由于该技术可以有效破坏许多结构稳定的无机、有机污染物，并且与传统水处理技术中的以物理方法相比，具有明显的节能、高效、污染物降解彻底等优点，已成为引起国内外重视的污染治理技术之一。
制备高活性的Ti x O y是这种过程在处理废水实际应用的重要课题。
合成Ti x O y的方法有很多，不同方法、条件制备的Ti x O y，光催化活性相差很大。
溶胶-凝胶法是在低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。
广泛应用于制备纳米粒子。
本实验以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为溶剂，采用溶胶—凝胶法制备了粉末二氧化钛催化剂以及粉末氧化锌催化剂作为对照。
并以典型的偶氮染料甲基橙为目标污染物，对实验制备的二氧化钛催化剂进行了光催化活性评价，并对机理进行了简单的探讨。
原理1、T i x O y为光催化剂催化降解的意义当光子能量高于半导体带隙能(如TiO2,其带隙能为3.2ev)的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带。
而使导带产生高活性的电子(e-)，而价带上则生成带正电荷的空穴(h+)，形成氧化还原体系。
对TiO2催化氧化反应的研究表明，光化学氧化反应的产生主要是由于光生电子被吸附在催化剂表面的溶解氧俘获，空穴则与吸附在催化剂表面的水作用，最终都产生具有高活性的羟基自由基·OH。
而·OH具有很强为氧化性，可以氧化许多难降解的有机化合物(R)为CO2和H2O，用于处理工业废水具有成本低,无二次污染等优点,是一种很有应用前景的废水处理方法。
2、溶胶一凝胶清基本原理及其优缺点溶胶—凝胶法是低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。
在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用，更广泛用于制备纳米粒子。
溶胶—凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。
其最基本的反应是:(1)水解反应: M(OR)n +H2O →M (OH) x(OR) n-x + xROH(2)聚合反应:-M-OH + Ho-M- →M-0-M-+ H2O-M-OH + Ho-M- →-M-O-M -+ROH溶胶—凝胶法与其它方法相比具有许多独特的优点:（1）、由于溶胶—凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被破匀地混合（2）、由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂；（3）、与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低；（4）、选择合适的条件可以制备各种新型材料3、纳米粒子晶粒尺寸评估方法纳米粒子晶粒尺寸评估方法有很多种，最常用的是射线衍射线宽法和电子显微镜观察法，颗粒度仪测定法。
X射线衍射线宽法是测定微细晶粒度的最好方法。
当晶粒度小于100nm时，由于晶粒的细小可引起衍射线的宽化，其衍射线半强度处的宽化度B与晶粒尺寸D关系为：B=0.89λ/DcosθB=π×半宽/180°λ=0.154nm电子显微镜观察法是最直接的观察纳米粒子晶粒尺寸的方法。
通常采用的电子显微镜有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
通过直接测量样品形貌图像的尺寸乘以相应的放大倍数即可得出晶粒尺寸。
激光散射法可测定纳米粒子颗粒度分布。
一、实验部分1、实验仪器和试剂钛酸丁酯无水乙醇醋酸盐酸紫外灯烧杯2、纳米TiO2的制备将23ml无水乙醇与20ml钛酸丁脂(比重0.996)配制成A液(配A液时的移液管、量简、烧杯一定要干燥无水)，6ml无水乙醇、2ml醋酸、1.5ml派盐酸(或不加入)和3ml蒸馏水充分混合配制B液。
将A液置于200ml烧杯中，搅拌预热到30℃，停止加热(把加热调节为最小，为稳妥起见，可拔下加热插头)，继续搅拌，以100~140滴/min滴加B液。
在滴加过程中加热盘余热会使溶液升温，控制在35℃至60℃之间（若余热不够，可适当加热。
形成凝胶速度会与温度有关，温度越高速度越快，要求滴加B液速度也相应提高，但由于溶液粘度大，温度过高可能会形成底部过热，产生气泡，影响外观)。
加热过程中液面旋涡由大变小，逐渐消失，此时液面生成一层薄膜，停止搅拌，取出温度计，溶液静置5-10min，得淡黄色透明冻状凝胶。
(若旋涡迟迟未消失，可能是由于温度低引起，只需耐心等待)。
将凝胶转入一个大表面容器中进行烘干，大约1.5h~2h，至变为黄色颗粒。
注意随时翻动，避免局部过热，颜色变深。
80℃恒温干燥后产量约4g。
将上述80℃产品放入瓷坩埚中，底部用铅笔做好记号，经500℃温度焙烧2h制得Ti x O y光催化剂。
3、纳米氧化物（ZnO）的制备选用硫酸锌0.01摩尔，溶解水中，滴入0.1M氢氧化钠(氢氧化钾)溶液使金属离子沉淀(PH7左右)，在抽滤瓶上过滤三遍、清洗酸根阴离子及钠(钾)离子，将沉淀转入一个大表面容器中进行烘干，大约1.5h~2h，将上述烘干产品放入瓷坩埚中(底部用铅笔做好标记) 经500℃温度焙烧2h制得氧化锌金属氧化物光催化剂降解实验。
4、光催化降解实验1、所制备的氧化锌倒入玻璃研钵中研磨，过200目筛至筛下称重1g。
2、氧化锌1g倒入1000ml或500ml烧杯加甲基橙溶液50ml，加搅拌子，在磁力搅拌机上搅拌2min成悬浊液。
3、用注射器加针头取悬浊液3-4ml，然后，去掉针头加上过滤头悬浊液中的溶液过滤到小塑料试管中待测吸光度C0。
4、将烧杯放在开着的光源下面进行照射，烧杯下面开磁力搅拌器，持续搅拌，每2min取出3-4ml悬浊液(该过程尽量避开光的照射，特别眼睛及皮肤)。
然后掉针头加上过滤头悬浊液中的溶液过滤到小塑料试管中待测吸光度C t (注意：如果小塑料试管中的液体浑浊，说明过滤头坏了，需要重新换过滤头，重新过滤。
)，取了4个样后，将烧杯从灯下移出结束实验(视情况，如果悬浊液已经变白了就可以结束实验了)。
取出烧杯中搅拌子，剩余悬浊液倒入废液桶。
5、所制备氧化钛同样过程。
6、将塑料小试管中溶液倒入比色皿中，用分光光度计(464mm波长)分别测定所取5个样的吸光度。
实验结束后，烧杯、注射器、塑料小试管等等均要洗干净。
7、绘出甲基橙的吸光度浓度随时间降低的关系曲线，计算降解率，绘出降解率曲线。
降解率D= C0- C t/ C0C0降解反应前(开灯前)甲基橙溶液的吸光度，C t降解反应(开灯后)某一时刻甲基橙溶液的吸光度。
二、实验数据结果1、以粉体TiO2作催化剂，在不同光照时间下，甲基橙降解后的吸光度图表：2、以粉体ZnO作催化剂，在不同光照时间下，甲基橙降解后的吸光度图表：3、以粉体TiO2作催化剂，在不同光照时间下，甲基橙降解率图表：4、以粉体ZnO作催化剂，在不同光照时间下，甲基橙降解率图表：三、实验结果与讨论1、由图1、2可知：以粉体氧化锌与粉体二氧化钛作为催化剂，随着时间的推移，甲基橙的吸光度都出现了下降；但是以氧化锌为催化剂的实验，甲基橙的吸光度的下降更快，下降的趋势也更大；而氧化钛却呈现斜率较低的直线下降。
2、由图3、4可知，以粉体氧化锌与粉体二氧化钛作为催化剂，甲基橙的降解率随着时间的推移而升高。
以氧化锌为催化剂的甲基橙降解率呈现对数关系上升，刚开始上升很快，随后缓慢上升。
以二氧化钛为催化剂的甲基橙降解率呈现直线关系上升，上升斜率比较稳定。
两个表都表明氧化锌的光催化降解能力高于氧化钛。
3、对于TiO2以及ZnO纳米粒子，粉体的粒径的大小会造成比表面积的不同，对量子尺寸效应造成明显影响，也会造成催化活性的不同。
但是由于此次试验使用了200目的筛子对粉体进行筛选，可以默认TiO2和ZnO的粒子孔径大小差不多。
4、干燥温度对二氧化钛样品的光催化活性影响很大。
在温度较低时，溶剂挥发较慢，凝胶在干燥过程中，由于毛细管作用，会产生很大的收缩应力，如果蒸发速率控制不当，容易引起凝胶的变形或龟裂，导致烧结过程中晶粒塌陷而最终影响催化剂的活性。
5、在相同甲基橙浓度和催化剂量条件下，催化剂的焙烧时间会对甲基橙降解率造成影响。
二氧化钛样品光催化活性存在一个适宜的加热温度范围。
超过此范围，二氧化钛光催化活性均较低。
在适宜的温度范围内也需要一个适宜的加热时间。
随着焙烧时间的延长，二氧化钛由无定型状态向锐钛矿型过渡，接着向金红石过渡。
在450℃，二氧化钛主要是锐钛矿型和金红石型的混晶。
随着时间的延长，金红石型的二氧化钛增多，二氧化钛的光催化活性降低。
四、实验结论1、由上述的实验结果表明，TiO2纳米粒子的光催化活性，不仅由氧化还原过程决定，还受到原料和制备方法的制约；试样制备过程中的干燥温度以及焙烧时间都会对TiO2的光催化活性造成影响；2、焙烧时间的差异造成的TiO2晶型的差异、干燥温度的差别造成晶粒的塌陷和催化剂加入量的多少是此次试验的主要影响因素；3、此次试验ZnO的降解能力明显优于TiO2的降解能力，这可能是由于制作过程中的操作导致TiO2的纯度不够或者干燥过程的操作对于TiO2晶粒的形成有较大的影响。
五、体会及建议1、在此次的实验中体会到不同的操作流程会对最终的实验结果造成较大的影响，在实际的实验中，我们需要严谨耐心的心态对待探索实验；2、由于钛酸丁酯具有较强烈的气味，如果对该气味有不适的同学可在在上课时可以佩戴口罩，以及在倾倒搅拌加热等过程避免吸入该气味；3、紫外线对人体有害，眼睛不要直视，实验过程可用黑布或者纸板隔开；4、沉降或过滤，取上层清液时，不要混入二氧化钛、氧化锌颗粒，不然使吸光度大大增加。
由于分光光度计漂移的问题，五个取样的样品同时测。
参考文献[1] 郭一飞，朱新锋. 制备条件对二氧化钛光催化活性的影响[A]. 天津化工，2005，19（3）：18-20.[2] 胡晓洪. 材料制备合成实验. 佛山科学技术学院，2020, 8（20）：67-69。