Cu2+/TiO2光催化性能的研究方法以及实验准备 在日益步入21世纪的过程中，催化科学工作者也在探索实现人类可持续发展的环境友好催化新技术；其中，光催化可能是最有希望的环境友好催化新技术之一。 20多年来，这一方向的研究一直受到各国科学家的高度重视。 光催化技术应用于环境污染控制领域，与传统水处理技术中以污染物的分离、浓缩以及相转移等为主的物理方法相比，具有明显的节能、高效、污染物降解彻底等优点。 实验中我们将甲基橙选定为目标反应物是综合考虑了对环境治理的实际意义和测试的条件而确定的。 甲基橙的分子式如下，从结构来看，它属于偶氮染料，这类染料是染料种类中最多的一类，约占全部染料的50%左右。 根据已有实验分析，甲基橙是较难降解的有机物，因而以它作为研究对象有一定的代表性。 另外，选择染料作为降解对象也有其深刻的现实意义，染料多为人工合成的有机化合物，绝大多数具有毒性。 染料废水是目前较难降解的工业废水之一，大量碱性高，色泽深，有臭味的染料废水排入自然界，对生态环境和饮用水都会造成极大的危害。 我国目前每年约有6亿立方米染料废水未经处理即排放到环境水系中，这一问题已引起国家环境部门及世界的关注。 因而我们的工作如果能与环境污水治理结合起来，在实用化方面有所突破，将是很有意义的。 本论文我们以自行制备的Cu2+/TiO2为光催化剂，甲基橙为目标反应物，分析了光照条件、催化剂浓度、甲基橙浓度、H2O2浓度、晶型、pH值、分散方式等多种因素对其光催化性能的影响，初步探讨了甲基橙分解的机理、动力学方程、最佳反应条件，为进一步开发新型、高效、光谱利用范围广的催化剂奠定了基础。 一、化学试剂甲基橙（A.R.），氯化铜（A.R.），双氧水（A.R.），盐酸（A.R.），氢氧化钠（A.R.），自制的Cu2+/TiO2粉体，锐钛矿型二氧化钛（A-TiO2），金红石型二氧化钛（R-TiO2）二、主要仪器KQ-250B型超声波清洗池(频率40KHZ，功率250W)2、UV-265分光光度仪(SHIMADU)3、PHS-2C型精密酸度计（上海雷磁仪器厂）4、78-1型磁力加热搅拌器（上海南汇电讯器材厂）5、800B离心机（上海安亭科学仪器厂）6、250W高压汞灯（飞利浦亚明照明有限公司）三、实验方法甲基橙的光催化降解率随时间的变化曲线（η/%～t）的绘制。 反应在500mL敞口烧杯中进行，20mg/L的甲基橙用量200mL,Cu2+/TiO2光催化剂用量0.2000g，H2O2用量5mL。 溶液的pH值用1mol/L盐酸和1mol/LNaOH溶液调到3.1～3.2。 先避光磁力搅拌30min使甲基橙在光催化剂上的吸附达到平衡，然后敞放在太阳光下间隔一定时间取样分析。 考察pH值、H2O2用量、甲基橙浓度、催化剂用量、不同光源、晶型等的影响时，所有反应都在100mL敞口烧杯中进行，光催化剂使用超声波分散。 以同样的方法进行其它的空白实验和对照实验。 四、分析方法甲基橙属于偶氮染料，其溶液对可见光有一定的吸收，因而可使用分光光度计通过测量其吸光度来计算它的降解率。 根据比色原理，当溶液中的某种物质所生成的颜色或加入显色剂后所生成的颜色，其颜色强度和物质的量成比例。 实验中通过绘制标准曲线发现甲基橙溶液的浓度低于40mg/L时，吸光度A与浓度C呈线性关系。 因而在光催化研究中，甲基橙溶液的初始浓度低于40mg/L。 反应一段时间后取出的少量反应液，经离心分离，在UV-265分光光度仪上测溶液的吸光度，根据下式求降解率(η)：η=(Aο-A)/Aο×100%Aο为甲基橙光解前的吸光度值，A为甲基橙光解后的吸光度值。
