你需要知道的光催化研究—实验的搭建

光催化是目前非常热门的一个研究方向，简单来说就是研究一种高效的光催化剂，这种光催化剂能够在光照的条件下，降解水体中的污染物（有机物污染物或重金属离子），析出氢气氧气、还原二氧化碳、处理有毒气体甲醛等。

因此，不少实验室都开始打算进军光催化领域，具体的实施工作就落到了很多小伙伴头上了。

万事开头难，再加上没有师兄师姐带领，或许已经看了许多光催化的文章，也有了很好的ideal，但是具体的光催化实验却不会做，或是其中很多细节没有注意到，导致实验结果频频出错，后续还有哪些实验需要做也不太确认，因此陷入了苦恼。

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。

本文只针对“光催化水处理实验”进行展示，因为光催化制氢、光催化二氧化碳还原以及更复杂的光催化反应所需要的反应装置，自己搭建非常困难，且成本较高。

所用的设备都是成套购买，譬如国内中教金源和泊菲莱两家公司都有各种专门的成套光催化装置，但价格相对较高。而一套DIY的光催化水处理装置，自己搭建话，仅在1000元以内即可完成一套较为的光催化评价装置。

需要准备的材料清单

氙灯（模拟太阳光），利用氙（xian)气放电而发光的电光源，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，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。

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，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，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，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，例如我们常用的搭配就是氙灯加上400 nm的滤光片，滤掉紫外光，观察可见光的光催化性能。

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。

遮光罩，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。