【摘 要】
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近年来我国室内空气污染问题日益加重,尤其是挥发性有机物(VOCs)污染更为频发,其来源广泛,难以控制,部分VOCs还具有严重的毒理性,对人体健康和自然环境都有着巨大的威胁。目前针对工业废气的治理技术不适用于室内VOCs净化,因此亟需进一步研究针对室内VOCs的净化技术。光催化技术自二十世纪七十年代以来已被广泛用于环境污染物的降解,在室内空气净化甲醛及VOCs处理中具有巨大市场应用,占据巨大市场份额
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近年来我国室内空气污染问题日益加重,尤其是挥发性有机物(VOCs)污染更为频发,其来源广泛,难以控制,部分VOCs还具有严重的毒理性,对人体健康和自然环境都有着巨大的威胁。目前针对工业废气的治理技术不适用于室内VOCs净化,因此亟需进一步研究针对室内VOCs的净化技术。光催化技术自二十世纪七十年代以来已被广泛用于环境污染物的降解,在室内空气净化甲醛及VOCs处理中具有巨大市场应用,占据巨大市场份额。但目前通用的光催化室内净化技术是基于溶胶凝胶态催化剂喷涂于表面用于室内初装修的净化,以光催化为核心技术的室内空气净化器相对较少。基于此,自行设计并搭建了一种风道式光催化空气净化器,可用于室内VOCs的净化处理。本研究首先通过水热法制备了Si C基复合材料,对其进行系列表征,场发射扫描电镜(SEM),X射线电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)等表征手段确定了WO3,Ti O2成功负载至Si C表面。紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)以及光致发光光谱(PL)结果表明负载后的材料Si C/WO3-Ti O2相比Si C在紫外光区有着更强的吸收能力,且复合后有效抑制材料内部光生电子和空穴的复合,一定程度上延长了光生电子空穴对的寿命。交流阻抗(EIS)和光电流响应测试(PC)结果表明了改性之后不仅导电性能得到增强,光生载流子迁移效率也得到一定提高。降解实验表明该材料对VOCs有着良好的降解能力,在1 min内对初始浓度为100 mg/m~3的甲苯去除率接近80%,且循环五次之后性能没有明显下降,拥有良好的稳定性,可以较好的胜任光催化空气净化器的氧化模块。基于上述结果,设计光催化空气净化器的概念图,采用Workbench模拟分析净化器中流体的流动状况,并根据结果对净化器的组件进行优化选择,将Si C基复合材料用于光催化空气净化器的氧化模块,搭建了一款成本低且净化能力良好的光催化空气净化器,并以乙醇为目标污染物,使用主波长为365 nm的不同灯源进行了优选实验。选用了365nm的紫外灯珠进行了系列净化实验,结果表明在搭乘10块催化剂、湿度为60%和乙醇入口初始浓度为50 mg/m~3时,光催化空气净化器的净化能力最佳,乙醇的降解率可达85%。
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