实验二 纳米晶半导体陶瓷纤维光催化功能材料的制备与光降解

实验二 纳米晶半导体陶瓷纤维光催化功能材料的制备与光降解有机污染物,,一、实验目的1. 了解光催化氧化技术及其在环境中的应用进展；2. 了解纳米晶半导体陶瓷纤维的sol-gel制备方法,熟悉光催化原理；3. 熟悉无机材料的表征方法(扫描电镜、透射电镜、X-射线粉末衍射仪和紫外漫反射等) ；4. 掌握利用光降解实验评价纳米晶半导体陶瓷纤维光催化活性的方法；5. 熟悉实验设计和数据处理方法；6. 培养科学思维习惯和解决实际问题能力二、实验内容1. 纳米晶TiO2纤维光催化功能材料的溶胶-凝胶法制备；2. 纳米晶TiO2纤维的性能测试与表征；3. TiO2纤维光催化降解水中有机污染物－染料甲基红的反应动力学实验三、实验仪器设备及材料1. 纳米晶TiO2纤维光催化功能材料的溶胶-凝胶法制备实验原料：四氯化钛、乙酰丙酮、三乙胺、正硅酸乙酯、甲醇、四氢呋喃、蒸馏水；实验设备：冷凝旋转蒸发器、反应搅拌器、玻璃仪器、天平等2. 纳米晶TiO2纤维的性能测试与表征实验原料：液氮、蒸馏水、无水乙醇实验设备：氮吸附BET比表面测定仪、扫描电镜、透射电镜3. TiO2纤维光催化降解水中有机污染物—染料甲基红的反应动力学实验实验原料：甲基红、蒸馏水实验设备：紫外可见吸收光谱仪、可见分光光度计；动力学实验教学附件,,四、实验原理,,图 1.　光催化原理示意图,,（1）,,图2. 钛酸四正丁酯水解历程,,(2) 随着氢氧化物的形成,将发生下述缩合反应：脱水缩聚反应 —Ti—OH +HO—Ti → —Ti—O—Ti— +H2O脱醇缩聚反应 —Ti—OR +HO—Ti → —Ti—O—Ti— +ROH(3) 总反应方程式为： Ti (OR) 4 + 4H2O→Ti (OH) 4 + 4ROH Ti (OH) 4 →TiO2 + 2H2O,,五、实验方法与步骤1、纳米晶TiO2纤维光催化功能材料的溶胶-凝胶法制备2、纳米晶TiO2纤维的性能测试与表征3、TiO2纤维光催化降解水中有机污染物—染料甲基红的反应动力学实验。

六、思考题1、影响合成实验的主要因素有哪些？2、作为光催化材料，应必备哪些条件和要求？,。