納米TiO-,2-改性及光催化降解甲醛的研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法(Sol-gel)制備TiO2，研究了TiO2的改性方法，使用XRD、FT-IR、TEM等手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征，以甲醛模擬廢水為對(duì)象進(jìn)行了改性催化劑的活性研究。以甲醛模擬廢氣為研究對(duì)象，研究了光催化技術(shù)在室內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用。本文的主要研究?jī)?nèi)容結(jié)果如下： (1)采用溶膠-凝膠法制備TiO2，分別用單因素分析、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、單純形設(shè)計(jì)對(duì)反應(yīng)過程中的主要工藝因素加水量、溶劑量、負(fù)催化劑量、螯合劑加入量進(jìn)行了控制

2、和微調(diào)，并以甲醛模擬廢水為對(duì)象，對(duì)催化劑進(jìn)行光催化活性的研究。結(jié)果顯示，單純形設(shè)計(jì)可得到更好催化活性的TiO2。其工藝條件分別是n(H2O)/n[Ti(OBu)4]=3.43，n(C2H5OH)/n[Ti(OBu)4]=16.49，n(HNO3)/n[Ti(OBu)4]=0.77，n(AcAc)/n[Ti(OBu)4]=2.29。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表明，四種工藝條件對(duì)TiO2催化活性的影響程度的大小順序?yàn)椋篈cAc用量、水的加入量、HNO3的

3、加入量、C2H5OH用量。 (2)分別用硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸對(duì)TiO2進(jìn)行改性，研究了亞臨界水熱處理對(duì)催化劑改性的影響。XRD、TEM對(duì)催化劑進(jìn)行表征的結(jié)果顯示，硫酸、鹽酸、硝酸改性的TiO2晶體中銳鈦礦型含量增加，對(duì)甲醛的催化活性都有所提高，其中硫酸改性的TiO2催化效果最好。而磷酸改性的TiO2銳鈦礦型的生長(zhǎng)受到抑制，對(duì)甲醛的催化活性很低。催化劑的亞臨界水熱處理使催化劑粒子之間的團(tuán)聚現(xiàn)象基本消失，有利于酸改性TiO2催化

4、劑光催化活性的提高。 (3)分別用磷鉬酸、磷鎢酸、硅鎢酸等雜多酸對(duì)TiO2進(jìn)行摻雜改性，研究了亞臨界水熱處理對(duì)催化劑改性的影響。XRD、TEM、FT-IR對(duì)改性催化劑進(jìn)行表征的結(jié)果顯示，三種雜多酸的摻雜都使TiO2粒徑有所減小，且可以抑制晶型中金紅石礦型TiO2的增長(zhǎng)，促進(jìn)銳鈦礦型TiO2的生長(zhǎng)。FT-IR譜圖表明雜多酸以化學(xué)鍵方式和TiO2結(jié)合。亞臨界水熱處理可使粒子的團(tuán)聚消失，從而使催化劑活性提高。對(duì)模擬甲醛廢水降解試驗(yàn)表

5、明，雜多酸改性的TiO2有著很高的催化氧化活性。 (4)構(gòu)建了氣體光催化反應(yīng)裝置，并采用經(jīng)過硫酸改性的催化劑TiO2/SO42-，以甲醛模擬廢氣為研究對(duì)象，研究室內(nèi)有害有機(jī)物的凈化工藝。結(jié)果表明，甲醛模擬廢氣的初始濃度與降解速率之間存在負(fù)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程關(guān)系。模擬廢氣氣流速度的增加，降低了氣體在光反應(yīng)裝置內(nèi)的停留時(shí)間，影響了甲醛的降解率。反應(yīng)體系的溫度對(duì)甲醛的去除率影響較大，本研究的最佳反應(yīng)溫度為47℃；反應(yīng)體系中濕度的增加一定