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空气是人类赖以生存的物质基础,因此空气质量与人们的生活健康息息相关。土壤中农药和化肥的挥发、秸秆和薪柴的焚烧、养殖业对粪便的堆肥处理、室内房屋的装修、工业废气的任意排放等过程会挥发出大量的挥发性有机物(VOCs),严重威胁人类身体健康,亟待解决。 本文首先以自制的光催化反应装置为降解装置,以甲苯为挥发性目标污染物,以阳极氧化法制备的TiO2NBs作为光催化剂,研究甲苯的光催化降解规律。为提高TiO2 NBs光催化性能,采用交替浸渍沉积方法制备CdS-CuS/TiO2 NBs,对CdS-CuS/TiO2 NBs制备过程中溶液离子浓度、浸渍循环次数条件进行优化。对制备的样品其进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis/DRS)、X-射线衍射分析(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)、光致发光(PL)等表征。研究了甲苯初始浓度、气体流速、催化剂用量、光照强度、温度等因素对甲苯降解效果的影响,并分析了甲苯的降解机理。通过对催化剂材料的循环使用,对其进行了稳定性评价。 以TiO2 NBs为催化剂对甲苯进行降解,考察了甲苯初始浓度、催化剂用量、气体流速、光照强度四个因素对光催化降解甲苯的影响,并探究了催化剂的稳定性。 结果表明: (1)当初始浓度为17.34 mg/L时,降解率达到93.72%,为最佳降解效果; (2)当催化剂有效面积为32 cm2时,甲苯的降解效果比无催化剂时提高了70~80%; (3)当流速为1.5 L/min时,甲苯的降解效率最高; (4)紫外灯为光源时甲苯降解率显著高于可见光为光源时的降解率,前者比后者降解效果高约50%。 CdS-CuS/TiO2 NBs材料制备条件优化研究表明,溶液离子最佳浓度是1 mM;浸渍循环次数最佳为5次;以CdS-CuS/TiO2 NBs作为催化剂对甲苯的进行降解,考察初始浓度、催化剂用量、气体流速、温度四个因素对光催化性能的影响。结果表明,在本实验条件下,甲苯最佳初始浓度为17.34 mg/L,催化剂用量40 cm2时降解效果最好,气体流速在1.5 L/min时,甲苯的降解效率最高,随着温度的升高,甲苯的降解效果呈现上升的趋势。根据GC-MS检测,初步可以断定甲苯的降解路径可能为:甲苯的甲基直接被氧化生成苯甲醇,进一步被氧化生成苯甲醛、苯甲酸,最后脱羧基生成苯;此外在检测中发现有链状结构的有机大分子,推测甲苯在降解过程中有开环现象。