高级氧化技术-复习题

高级氧化技术复习题

1、简述构造原理的内容，怎样判断分子是处于基态还是激发态？ 电子在原子或分子中排布所遵循的规则被称为构造原理。 （1）泡里不相容原理 （2）能量最低原理 （3）洪特规则

分子中所有的电子排布都遵从构造原理所包含的规则时所处的状态，称为基态。 分子中的电子排布不完全遵从构造原理所处的状态，称为激发态。

2、根据分子轨道理论，画出基态氧分子的分子轨道，并分析其的多重性。

δ2p*π2py*π2pz*能量2Pπ2pyδ2pπ2pz2Pδ2s*2Sδ2s2Sδ1s*1Sδ1s1S原子轨道分子轨道原子轨道

基态氧的多重性为3。

3、画出激发态分子与基态分子之间分别发生（1）电子转移；（2）能量转移的示意图。 （1）电子转移

D*AD+A-

D*+A→D++A-

（2）能量转移

LUMOLUMOHOMOD*HOMOADA*

D?A?

*D?A

*4、半导体TiO2受光激发后，电子和空穴的命运有哪几种？画图表示并说明。

hv>Eg+-+da+-*ce-+b++Ox--AadsOx+RedDadsRed

（a）受光激发，电子-空穴对分离；（b）空穴扩散到催化剂表面，氧化有机物；（c）电子扩散到催化剂表面，还原分子氧；（d）电子-空穴的表面复合；（e）电 子-空穴的体相复合。

5、二氧化钛的工业制备方法有哪些？简单介绍其原理。 （1）硫酸法原理：

FeTiO3?2H2SO4?TiOSO4?FeSO4?2H2OTiOSO4?2H2O?TiO(OH)2?H2SO4TiO(OH)2???TiO2?H2O?

（2）氯化法原理

TiO2?2Cl2?2C?TiCl4?2COTiCl4?O2?TiO2?2Cl2

6、贵金属表面沉积对TiO2光活性有什么影响？画图表示并说明。

贵金属通过改变电子的分布而修饰了半导体的性质。当两种物质接触时，电

子就会不断地从TiO2向沉积金属迁移。贵金属负载，可以电子和空穴分别定域在贵金属和半导体上。抑制复合，高光催化活性。

hv surface recombination+-+-*+O2Pt-O2---++OHO2- volume recombination+R..+O2OHR-

7、CdS-TiO2复合型半导体的电子传输机理？

hvEg=2.5eVEg=3.2eVCdSTiO2

CdS的禁带宽度（2.5eV）比TiO2的带隙（3.2eV）窄，能够吸收可见光而受到激发，而且CdS的导带位置比TiO2的高越0.5eV，这使光生导带电子能够注入到TiO2的导带上，产生有效的电荷分离，提高光催化效率。复合半导体光催化剂通过提高电荷分离度，拓展体系光激发能量范围，为提高光催化反应过程提供了一个便捷途径。

8、非金属（如氮）掺杂TiO2有什么意义？其原理？掺杂TiO2方法的缺陷？

CBTiO2TiO2-xNxdopant levelVB

非金属掺杂通过在TiO2的禁带中间引入掺杂能级，效缩小TiO2的禁带宽度，使TiO2的激发波长从紫外区拓展到可见光区，提高了可见光的催化活性。

缺点：（1）催化剂的稳定性下降；（2）空穴的氧化能力减弱；（3）可能牺牲

催化剂的紫外光催化活性。

9、TiO2在紫外光的作用下，可以降解活性染料X3B。实验发现，当在溶液中加入少量的Fe3+后，X3B的降解速率大大增加。试解释原因。

O2O2.-Fe2+Fe3+RR.+

Fe3+夺取光生电子的能力要大于分子氧。Fe3+通过快速转移光生电子，抑制了载流子的复合，增加了空穴浓度。因此，X3B的降解速率大大加快。

10、简述TiO2溶液中，可见光照射下的染料自敏化降解的原理。

在可见光的照射下，TiO2通常不能被激发，但染料分子可以被激发。（1）激发态的分子可以向二氧化钛导带注入电子，该电子被吸附在TiO2表面的分子氧俘获，生存超氧负离子自由基。（2）超氧负离子自由基可以氧化染料阳离子，使它发生氧化降解。超氧负离子自由基也可以逐渐转化为羟基自由基，再去氧化染料分子而发生降解。

11、Photo-fenton反应降解有机污染物的原理？

H2O2Fe3+HO2.X3BX3B.OHFe2+H2O2

Fenton反应原理：

Fe2+离子能促进H2O2的分解，产生羟基自由基，自身被氧化为Fe3+。Fe3+也可以被H2O2还原，实现自身的循环，而H2O2被氧化为超氧自由基。羟基自由基和超氧自由基具有很强的氧化能力，使水中的有机污染物发生降解和矿化。

在光的作用下，Fenton反应的速率大大加快。因而，有光参与的Fenton反应，又被称为Photo-fenton反应。

12、杂多酸光催化降解有机污染物的原理？

POM???POM

POM + H2O?POM + .OH + H

*-+hv*dye + .OH?degradation POM+O2?POM+O2

-.-

13、什么是高级氧化技术？环境光催化技术的共性？

高级氧化技术是指以羟基自由基为主要氧化物种的氧化过程。常用的高级氧化技术有TiO2光催化、杂多酸光催化、Photo-fenton反应、Fe3+光解和酞菁光敏化等。这些光催化技术的共性是产生具有强氧化能力的活性氧物种，如空穴（h+）、羟基自由基（.OH）、单线态氧（O21）和超氧自由基（O2.-）等。在这些活性物种的作用下，有机污染物不停地发生氧化降解，直至彻底矿化。