負(fù)載型復(fù)合光催化劑的制備及降解車內(nèi)甲醛的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著人們收入水平和生活水平日益提高，越來(lái)越多的家庭購(gòu)買汽車作為代步工具，人們?cè)谙硎芊奖憧旖莸耐瑫r(shí)，汽車內(nèi)部部件及裝飾材料散發(fā)出的大量揮發(fā)性有機(jī)污染物也成為損害乘車人員健康的“兇手”，汽車產(chǎn)銷量越大，使用越普遍，則遭受其危害的人群范圍也越大。因此，研究和開發(fā)車內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品具有重大實(shí)際意義。
　　 光催化技術(shù)能夠快速?gòu)氐捉到廛噧?nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物，并且反應(yīng)條件溫和，是最具應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景的空氣凈化技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)二氧化鈦光催化技

2、術(shù)已經(jīng)有了諸多研究成果，但在如何抑制光生空穴-光生電子對(duì)復(fù)合，如何提高二氧化鈦的可見光利用效率，如何解決二氧化鈦負(fù)載固定問題以方便應(yīng)用等方面仍有待更進(jìn)一步完善和深入。
　　 本論文采用溶膠-凝膠法制備了V5+/TiO2-SiO2復(fù)合光催化劑，將其負(fù)載于經(jīng)過預(yù)處理的玻璃纖維布上，考察了玻璃纖維布預(yù)處理方式、TiO2與SiO2的復(fù)合配比、V摻雜量、熱處理溫度、負(fù)載次數(shù)等因素對(duì)光催化活性的影響，制備出適用于車內(nèi)空氣污染治理的負(fù)載型復(fù)合

3、光催化劑，并采用XRD與BET技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了表征分析，選取車內(nèi)典型空氣污染物甲醛作為降解對(duì)象，考察了甲醛初始濃度、光源、溫度、濕度等外部因素對(duì)光催化降解效果的影響。本論文還對(duì)實(shí)驗(yàn)制備的負(fù)載型復(fù)合光催化劑的牢固性能和耐用性能進(jìn)行了測(cè)試。最后，將本論文制備的產(chǎn)品用于車內(nèi)空氣污染治理，驗(yàn)證其應(yīng)用效果，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用前景及市場(chǎng)前景進(jìn)行了分析。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 ①負(fù)載型復(fù)合光催化劑的制備條件為：玻璃纖維布采用H

4、2SO4/H2O2煮沸法預(yù)處理、復(fù)合配比n(Ti)：n(Si)=5:1、V摻雜量n(V)：n(Ti)=3％、熱處理溫度600℃、負(fù)載次數(shù)3次。
　　 ②XRD與BET分析結(jié)果表明，二氧化鈦晶型為銳鈦礦型，純TiO2(500℃)平均晶粒尺寸為24.6nm，V5+/TiO2-SiO2(600℃)平均晶粒尺寸為16.9nm，比表面積為143.74m2/g，孔徑主要集中在2～10nm，屬于介孔結(jié)構(gòu)。
　　 ③通過考察甲醛初始濃度

5、、光源、溫度、濕度對(duì)甲醛光催化降解反應(yīng)的影響發(fā)現(xiàn)：(1)當(dāng)濃度處于較低水平時(shí)，初始濃度越高，越利于甲醛在光催化劑表面的吸附，因此對(duì)甲醛的光催化降解率越高。(2)紫外光下，180min內(nèi)TiO2-GF、TiO2-SiO2-GF、V5+/TiO2-SiO2-GF對(duì)甲醛的降解率分別為45.81％、56.74％、65.40％。而在可見光下，甲醛降解率分別為27.95％、39.57％、54.1％。相比于紫外光下，可見光下甲醛降解率分別下降了17.

6、86％、17.17％、11.3％，這表明由于V的摻入，V5+/TiO2-SiO2-GF復(fù)合光催化劑在可見光下的光催化活性有了較大提升。(3)低溫低濃度水平下，隨著溫度升高，甲醛降解率增大，溫度為30℃時(shí)，甲醛降解率達(dá)68.62％。(4)隨著相對(duì)濕度從35％增大到75％，甲醛降解率呈現(xiàn)了先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)相對(duì)濕度為55％時(shí)，V5+/TiO2-SiO2-GF復(fù)合光催化劑的活性最好，甲醛降解率為69.24％。
　　 ④經(jīng)風(fēng)扇(約5

7、m/s)吹襲3h后，復(fù)合薄膜未發(fā)生形變，經(jīng)重復(fù)使用10次后，復(fù)合光催化劑對(duì)甲醛的降解效率僅下降了3％左右，表明其牢固性與耐用性能優(yōu)良。
　　 ⑤經(jīng)過4h的降解，新車內(nèi)甲醛和TVOC濃度均有了較大程度的下降，甲醛降解率為58.78％，TVOC降解率為49.82％，車內(nèi)剩余甲醛濃度為0.260mg/m3，TVOC剩余濃度為0.838mg/m3，雖仍然超標(biāo)，但危害大大降低。在有可見光條件下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物將逐漸被降解