烷烴是環境空氣中重要的汙染物。它主要來源於礦物燃料的燃燒，特別是汽車尾氣的排放。空氣中烷烴一般不易降解，但在一些光催化劑存在時，可以發生降解。目前，有關半導體粒子光催化降解烷烴的研究日益受到人們的重視
一、實驗目的
了解半導體粒子的光催化作用，掌握氣相光化學反應的研究方法和技術。
二、實驗原理
所謂半導體粒子的光催化效應是指在光的照射下，半導體的價帶電子躍遷到導帶，價帶的孔穴把周圍環境中的羥基電子奪過來。羥基變成自由基，作為強氧化劑將有機物經過一系列中間過程最終轉變為CO2，從而完成了對有機物的降解。常見的半導體催化劑主要是過渡金屬氧化物和硫化物等，其中催化效率較高的包括TiO2 (銳鈦礦)、FezO3、CdS和ZnS 等。本實驗在有TiOz 存在的體系中加人正庚烷，在紫外光照射下，正庚烷會發生光催化降解，生成CO 和CO2。在不同時間取樣分析體系中正庚烷和CO 的含量，CO2 的生成可通過定性實驗來證明。
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
1.光化學反應系統的建立
光化學反應系統如圖1-3 所示。反應器由石英玻璃製作。外徑為50mm,長度為200mm,容積為300ml，上部與側部分別有一一開口，用於配氣與取樣，開口用墊有聚四氟乙烯膜的反口膠塞密封。光源汞燈由一個兩側開有窗口的金屬簡單住，以獲得穩定而集中的輻射。光源與反應器相距11cm,中間用一柱形石英管隔開，以保證反應器不因受到長時間光照而溫度升高。反應器及錄燈採取平放式與地面平行，以便引人的催化劑可平鋪在反應器壁上。將石英反應器用自來水洗滌數次，並在洗液中浸池數小時，再用自來水及蒸餾水洗淨，於烘箱中烘乾。在圖1-3 光化學反應系統示意圖配氣口與反口膠塞之間加一層薄的聚四氯乙烯薄膜，防止在光照時反口膠塞上的物質進人反應體系。
稱取1.0g TiOz 催化劑，加人反應器中，將反應器與配氣系統相連。抽真空，用無汞壓力計控制真空度。在抽真空過程中用熱吹風加熱反應器，使器壁上吸附的物質儘量抽淨，然後用高純氯洗5次左右，再抽真空。
將正庚烷和氧氣在真空狀態下注人反應器，使正庚烷的濃度為1.66X 10（-4） mol/L.氧氣的體積分數為20%。最後用高純氮充至略高於常壓，以提供在反應過程中測氣樣時抽氣所需的壓力。為防止配氣時注射器扎出的孔漏氣，可在膠塞外面貼上膠布以保持體系的穩定性，仔細振蕩反應器，使催化劑平鋪於器壁底部。
2.測定
開啟高壓錄燈，分別在光照0、0.5h.1.0h、1.5h、2.0h、2.5h和3.0h時從反口膠塞處取樣，用氣相色譜儀分析體系中反應物正庚燒和產物CO的含量。同樣，為防止取樣時注射器扎出的孔漏氣，也需在膠塞外面貼上膠布以保持體系的穩定性。
反應結束後，用高純氮將反應器中的氣體全部趕出，並使其通入Ba(OH)2 飽和溶液，應有白色BaCO3 沉澱生成，遇鹽酸沉澱溶解。
五、數據處理
繪製反應過程中正庚烷的濃度隨時間的變化曲線，作相關分析，確定反應動力學級數。
六、思考題
1.查閱有關資料，推斷本實驗中正庚烷光催化降解的機理。2.影響正庚烷光催化降解的因素有哪些?