光電協(xié)同催化降解氣相中甲苯的研究.pdf

1、隨著甲苯在涂料工業(yè)中作為溶劑的廣泛應用，甲苯成為了室內(nèi)空氣的主要污染物，給人體和環(huán)境造成了極大的危害。另外，TiO2光催化氧化技術是一種能把有機污染物徹底降解的空內(nèi)空氣污染控制技術，但目前以TiO2半導體為基礎的光催化技術還存在關鍵問題之一是光生高能空穴易于和電子復合而失去活性，因此提高光生載流子的分離效率對促進半導體光催化降解有機污染物是至關重要的。本課題針對上述問題，選用了甲苯作為室內(nèi)空氣污染物的代表，采用光電協(xié)同催化技術來解決光催

2、化的光生高能空穴和電子容易復合問題。 本文研究了氣相光電催化的影響因素，分析了甲苯的降解產(chǎn)物，初步提出了甲苯的降解歷程。論文分為四部分： 第一部分制備了TiO2/泡沫鎳光電極，并對其光催化活性進行了表征，另外，進行了甲苯氣體在光電催化反應器的穩(wěn)定性研究。結(jié)果表明：TiO2/泡沫鎳光陽極具有良好的光催化活性和導電性能；甲苯氣體在反應器中的吸附平衡時間為80min；甲苯氣體在反應器中靜置160min后的濃度依然保持在它的初始

3、濃度。 第二部分對比了光電催化與光催化、電催化的降解效果。結(jié)果表明：在同一條件下，光電協(xié)同催化的降解率為79.51％，而光催化和電催化分別只有44.25％和25.80％；另外，光電催化的降解速率常數(shù)為0.01949 min-1，大于光催化和電催化的簡單加和（0.01060 min-1）。說明光電催化具有良好的協(xié)同效應。 第三部分考察了初始濃度、負載P25厚度、不同電極基體、光電極的使用壽命、外加電壓、空氣相對濕度等對光電

4、催化降解效率的影響。結(jié)果表明：當初始濃度小于476.25mg/m3時，初始濃度對光電協(xié)同催化的降解速率會隨初始濃度的增大而加快，而增大初始濃度476.25mg/m3的6倍時卻會使氣相光電催化的反應速率大大降低；當P25膜層數(shù)超過5時，其光催化活性不再增加；采用石墨片作為基質(zhì)的降解效果只有30.21％，而泡沫鎳基質(zhì)和活性碳纖維基質(zhì)的降解效果卻有78％以上；光陽極重復使用40次，甲苯的降解率都在78％以上，并無出現(xiàn)催化劑中毒的現(xiàn)象；從外加電

5、壓1伏到3伏，降解率會隨著外加電壓的加大，在外加電壓為3伏時，降解率達到了79.51％，而繼續(xù)加大電壓降解率反而降低了。隨著反應器的相對濕度從27％增大到62％，甲苯的降解率也從71.13％增加到了79.51％，但這只是稍有提高。而當增大反應器的相對濕度到80％時，甲苯的降解率卻降為70.28％。 第四部分檢測分析了甲苯的降解產(chǎn)物，初步提出了甲苯在光電催化反應中的降解歷程。結(jié)果表明：甲苯降解的氣相產(chǎn)物除CO2和H2O外，沒有其它