光源的影响和pH值对Cu2+/TiO2光催化性能实验有哪些影响？ 目前，光催化反应均采用人工光源，如高压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等，要耗费大量的能量，因而提高催化剂的活性是将光催化技术实用化的关键之一。 从表2可见，太阳光照射下甲基橙的光催化降解率远远高于以高压汞灯为光源的情况。 当然太阳光的影响与其强度也有关，多次重复实验表明晴天优于阴天，晴天的11:00(a.m)-2:00(p.m)甲基橙的光催化降解率最高。 没有太阳光照射时（如晚上），甲基橙几乎不会降解。 在太阳光强度达到一定的程度时，实验中我们观察到5min内甲基橙的光催化降解率可高达90%。 这大大扩展了可见光的利用范围，提高了太阳光的利用率。 不同光源下发生的反应机理如下：高压汞灯照射下，TiO2价带电子被激发到导带（见图10A），Cu2+捕获该电子后被还原为Cu+。 由于E°(Cu2+/Cu+)=0.17V(vs.NHE)，EVB=2.9V(vs.NHE，pH=3)[78]，因此还原生成的Cu+再次被h+氧化为Cu2+，这样就形成了一个短路循环（short-circuiting）。 该循环消耗了大量的h+，间接促进了h+和e-的复合，从而降低了甲基橙的光催化降解率。 实验中观察到的甲基橙的光催化降解可归应于如下反应产生的HO·，O2和HO2·等少量活性物种。 在太阳光照射下，甲基橙发生自身光敏化氧化反应（见图10B）。 受激电子从处于单线态或三线态的甲基橙分子跃迁到能级相匹配的TiO2的导带，Cu2+捕获该电子后仍被还原为Cu+。 由于H2O2的存在，电子由Cu+向dye+.的转移被抑制，这就延缓了电荷复合。 H2O2夺取电子后产生活性物种HO·，HO·进攻染料正碳自由基，形成羟基化产物，再经一系列氧化还原反应最终生成CO2，H2O等无机小分子。 反应式如下：（4）（5）整个过程Cu2+起着电荷传递中继站的作用，促进了电荷向H2O2的转移，有利于甲基橙的光催化降解。 pH值对光降解过程的影响非常复杂，关键在于溶液的pH值直接影响了催化剂表面所带电荷的性质，污染物的存在形式以及污染物在催化剂表面的吸附行为。 TiO2是两性氧化物[8]，在不同的pH值时存在如下平衡：（6）（7）即水化的TiO2表面存在TiOH2+，TiOH和TiO-功能基。 其等电位点（pHzpc）约为6.4，当pH＞pHzpc时，表面主要是TiO-，带负电荷；当pH＜pHzpc时，表面主要是TiOH2+，带正电荷。 而甲基橙随pH不同有偶氮和蒽醌结构（见下式），单偶氮键易于断裂，蒽醌结构不易被破坏[79]。 至于高压汞灯照射下甲基橙的脱色率在pH＞10时再次回升的现象主要归因于不同光源下发生的不同反应机理。 图11（A）和（B）为不同光源照射下pH值对甲基橙光催化降解率的影响。 在高压汞灯照射下，甲基橙在弱酸性条件下降解率较高，随pH值升高，降解率下降。 当pH值大于10时，降解率再次回升。 在太阳光照射下，甲基橙的光催化降解率仅在弱酸性条件下取得较高值。 比较两个图，在pH值为3～5的范围内，不论何种光源照射下，甲基橙均能取得较高降解率。 综合考虑上述影响因素，pH值过高或过低都不利于甲基橙的光催化降解，这与我们的实验结果是相符的。
