光催化实验室得搭建

    光催化是在光的照射下将有机污物彻底降解为二氧化碳和水的一种技术，被环保界认为是21世纪环境净化领域的革命性突破。近年来，由于其能耗低、效率高，以及无二次污染的优点，光催化技术作为前沿的绿色技术，在污水净化处理、空气净化、以及光催化材料等领域被广泛地进行研究。

    光催化实验看似简单，但其中仍然需要注意许多事项，本文将为你细致的归纳总结光催化实验中的干货，能够让你以本文为菜谱，一步一步的教你搭建光催化装置，完成光催化实验。非常适合刚刚踏入光催化领域的下伙伴哦。

    需要准备的材料清单

氙灯（模拟太阳光），这种灯的特点就是：

①辐射光谱能量分布与日光相接近（以此来模拟真实的太阳光）。

②连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变（光谱稳定性好，各个波长的光的占比不会随时间变化）。

③灯的光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小（输出功率稳定，长时间用，光照强度不会改变）。

④灯一经燃点，几乎是瞬时即可达到稳定的光输出；灯灭后，可瞬时再燃点（操作方便，想开就开想关就关）。

⑤灯的光效较高，电位梯度较小（算是较为节能吧，但肯定没法与LED等比）。

总结来说就是，用氙灯可以稳定地模拟真实的太阳光，可见光谱段最好。而我们的目的就是做出在真实太阳光下进行水处理的光催化剂，因此氙灯是我们达到这个目的首选。

汞灯（模拟紫外光），利用汞蒸气放电发光，也被称为高压汞灯，具体分类不再探讨，但值得一提的是，汞灯得紫外光谱能量偏强。选择汞灯作为光源的情况是当想单纯利用紫外光来进行光催化降解时，因为有些催化剂只有紫外光响应，没有可见光响应，而紫外光的能量密度较高，因此降解效率是远高于可见光的，因此如果是工业上大型污水的处理的话，那就得用紫外光作为光源来进行催化处理（因为得讲究效率嘛，所以不要说紫外光响应的催化剂没用，只要效率高，用处也是大大的）

LED灯（单色光，和其他用途），个人觉得有些鸡肋，用的人也比较少，因为效率不如汞灯，但是作为单色光还是可以得。寿命也比较长，光谱也与真实太阳光出入较大，作为模拟太阳光就比不上氙灯，唯一的优点就是节能吧。但可以尝试用一些固定波长的LED灯来进行光催化降解，以此来讨论不同的波长对光催化性能的影响。

光功率计，这就是测量入射光能量的仪器，也叫光辐射计，一般都是测某一波长范围的总能量（单位是w/cm2那种，不是Lux那种哦），价格从一两百到一两万的都有，可以自己选用（当然很多文章也没有提供具体的入射光功率，只是给出了灯的功率，但为了严谨，建议使用）。

滤光片，滤光片可以过滤某一波长以上的光或者某一波长以下的光。

反应器的选择，说是反应器可能大家会觉得比较高大上，通俗来讲，就是一个杯子，我身边有个同学就是直接把染料和催化剂混在烧杯里，然后用光去照它，观察染料脱色。

当然了，实验肯定不能这么做，光催化实验是需要专门的杯子作为反应器的，也就是我们说冷凝套杯，这种杯子能在杯子外侧通入冷凝水，以此来保持光催化过程中的反应温度，主要是为了防止温度过高，把你的污水的蒸干了，水份的蒸发会使得污水浓度变高，最终使你测出来的浓度数据飘忽不定。

暗箱，整个反应必须在遮光罩里进行，避免外界光对反应的影响，也能保护实验人员不受光源的伤害。

图一、最终的装置示意图

如果所用的是氙灯，由于功率输出较为稳定，开灯时将光功率计探头放在与降解污水时水面高度处，直接读取功率即可，后续可不用连续读数。