摻碳納米TiO-,2-制備及光催化降解VOCs的研究.pdf

1、本文采用C<,3>H<,8>/空氣火焰氣相法(CVD)制備了摻碳納米TiO<,2>光催化劑，用透射電鏡，X射線衍射儀，電子探針及UV光譜對催化劑進行了表征。利用自制的連續(xù)管式光催化氧化裝置和摻碳納米TiO<,2>薄膜研究了揮發(fā)性有機氣體(VOCs)：苯、甲苯、甲醇、丙酮和正庚烷的光催化降解規(guī)律；探討了相對濕度、初始濃度、氣體流量及光照強度等因素對光催化降解反應(yīng)的影響；并與P25粉的光催化性能進行了比較。結(jié)果表明：(1)CVD法制備的納米

2、TiO<,2>光催二氧化鈦化劑，顆粒球形度好、粒徑在40～80hm之間；最大吸光度值所對應(yīng)的波長為200～320rim；含碳量約為4.6％；晶型組成主要為銳鈦礦型，金紅石的含量約為22.43％；(2)在相對濕度為8％～80％范圍內(nèi)，苯的光催化降解率隨著相對濕度的增大而增大；甲苯在相對濕度為60％時達(dá)到最好降解效果，當(dāng)相對濕度增大到80％時光催化效果降低；(3)將正交實驗設(shè)計及實驗方案應(yīng)用于氣相甲醇、丙酮和正庚烷光催化降解研究，實驗結(jié)果表

3、明：三者最高降解率分別為84.5％、93.39％和93.45％；(4)有254nm紫外燈參與的光催化實驗可以大大提高有機氣體的光催化降解率；在日光燈的照射下，摻碳納米TiO<,2>對氣相甲醇、丙酮和正庚烷具有一定的光催化氧化能力；(5)較P25粉，在相同的光催化操作條件下：氣相苯的平均降解率達(dá)15％，高于P25粉10％的降解率：氣相甲苯在初始階段具有較高的反應(yīng)速率；氣相甲醇、丙酮和正庚烷的降解率略低于P25粉。 理論上，初步對光

4、催化反應(yīng)動力學(xué)進行了探討；并通過建立反應(yīng)-擴散模型對光催化反應(yīng)器內(nèi)有機氣體濃度分布進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：(1)有機氣體光催化反應(yīng)滿足Langmuir-Hinshelwood動力學(xué)特性。(2)低濃度光催化反應(yīng)條件下，光催化反應(yīng)級數(shù)為一級反應(yīng)。(3)通過修正擬一級反應(yīng)速率常數(shù)k′可以很好地描述反應(yīng)器中有機氣體的濃度分布。 最后，完成了多組分有機氣體光催化實驗和光催化劑活性以及穩(wěn)定性測定。實驗結(jié)果表明：在較低初始濃度下，各組分降解