負載型復合光催化劑的制備及降解車內甲醛的實驗研究.pdf

1、隨著人們收入水平和生活水平日益提高，越來越多的家庭購買汽車作為代步工具，人們在享受方便快捷的同時，汽車內部部件及裝飾材料散發(fā)出的大量揮發(fā)性有機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)車內空氣凈化產(chǎn)品具有重大實際意義。
　　 光催化技術能夠快速徹底降解車內揮發(fā)性有機污染物，并且反應條件溫和，是最具應用價值和發(fā)展前景的空氣凈化技術。目前國內外對二氧化鈦光催化技

2、術已經(jīng)有了諸多研究成果，但在如何抑制光生空穴-光生電子對復合，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載固定問題以方便應用等方面仍有待更進一步完善和深入。
　　 本論文采用溶膠-凝膠法制備了V5+/TiO2-SiO2復合光催化劑，將其負載于經(jīng)過預處理的玻璃纖維布上，考察了玻璃纖維布預處理方式、TiO2與SiO2的復合配比、V摻雜量、熱處理溫度、負載次數(shù)等因素對光催化活性的影響，制備出適用于車內空氣污染治理的負載型復合

3、光催化劑，并采用XRD與BET技術對其結構特征進行了表征分析，選取車內典型空氣污染物甲醛作為降解對象，考察了甲醛初始濃度、光源、溫度、濕度等外部因素對光催化降解效果的影響。本論文還對實驗制備的負載型復合光催化劑的牢固性能和耐用性能進行了測試。最后，將本論文制備的產(chǎn)品用于車內空氣污染治理，驗證其應用效果，并對其實際應用前景及市場前景進行了分析。
　　 研究結果表明：
　　 ①負載型復合光催化劑的制備條件為：玻璃纖維布采用H

4、2SO4/H2O2煮沸法預處理、復合配比n(Ti)：n(Si)=5:1、V摻雜量n(V)：n(Ti)=3％、熱處理溫度600℃、負載次數(shù)3次。
　　 ②XRD與BET分析結果表明，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，屬于介孔結構。
　　 ③通過考察甲醛初始濃度

5、、光源、溫度、濕度對甲醛光催化降解反應的影響發(fā)現(xiàn)：(1)當濃度處于較低水平時，初始濃度越高，越利于甲醛在光催化劑表面的吸附，因此對甲醛的光催化降解率越高。(2)紫外光下，180min內TiO2-GF、TiO2-SiO2-GF、V5+/TiO2-SiO2-GF對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，甲醛降解率達68.62％。(4)隨著相對濕度從35％增大到75％，甲醛降解率呈現(xiàn)了先增大后減小的趨勢，當相對濕度為55％時，V5+/TiO2-SiO2-GF復合光催化劑的活性最好，甲醛降解率為69.24％。
　　 ④經(jīng)風扇(約5

7、m/s)吹襲3h后，復合薄膜未發(fā)生形變，經(jīng)重復使用10次后，復合光催化劑對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％，車內剩余甲醛濃度為0.260mg/m3，TVOC剩余濃度為0.838mg/m3，雖仍然超標，但危害大大降低。在有可見光條件下，隨著時間的延長，車內揮發(fā)性有機物將逐漸被降解