改性TiO薄膜光催化降解空气中的甲苯

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采用TiO<,2>改性光催化方法对目标污染物甲苯进行降解,针对在日常居住环境内,挥发性有机气体污染物浓度低,分布不均匀的问题,对TiO<,2>催化剂一方面进行掺杂改性以提高光催化效率,另一方面进行吸附改性以提高催化剂对低浓度污染物的吸附能力;以钛酸四丁酯为主要原料,制备了Ag<+>/TiO<,2>,电气石/TiO<,2>,Ce-1%-T1O<,2>,β-CD修饰的Ce-1%-TiO<,2>薄膜催化剂;通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等分析手段对催化剂进行表征,并考察了催化剂光催化脱除空气中甲苯的活性及催化过程中的主要影响因素。 (1)采用溶胶.凝胶法制备了负载于不锈钢网上的Ag<+>/TiO<,2>薄膜光催化剂,通过XRD、TEM对粉末催化剂分析得知,催化剂为锐钛矿型,平均粒径约为8nm。通过使催化剂在紫外杀菌灯照射下光催化流动体系中的甲苯来考察催化活性,分析结果表明:①在流动体系中光催化氧化方法处理甲苯,随着掺杂量的增加,最终获得的去除率将越高,掺杂量为4%,去除率达54.99%;②同一种催化剂在处理初始浓度分别为226mg·m<-3>、70mg·m<-3>的甲苯时,最终都是在动态反应器中获得较高去除率,分别为54.99%,37.02%。 (2)以溶胶-凝胶法和直接混合法制备了两种负载于不锈钢网上的电气石/TiO<,2>复合催化剂薄膜。经溶胶-凝胶法制得的电气石粉/TiO<,2>催化剂,在静态反应器中对初始浓度分别为180mg·m<-3>、 70 mg·m<-3>甲苯去除率(反应4小时)都达80%以上,表明电气石复合催化剂由于溶胶制备阶段对催化剂的影响,得到的催化剂晶粒更小;相同条件下,直接混合法制备的电气石/TiO<,2>催化剂去除率分别为65.1%、65.0%,这是因为电气石在光催化阶段的弱电场作用提高了光催化净化甲苯的效果。 (3)以溶胶-凝胶法制备Ce-1%-TiO<,2>催化剂;进一步吸附β-CD得到表面修饰的以不锈钢网为载体的薄膜负载催化剂。该催化剂膜对初始浓度为70 mg·m<-3>的甲苯气体(反应4h~5h),去除效果达100%,且重复使用第三次后处理效果仍为100%,而对于初始浓度为97 mg·m<-3>的中等浓度甲苯气体,处理效果也可达100%,对初始浓度为208 mg·m<-3>的高浓度甲苯气体,处理效果也达80%以上。表明环糊精表面修饰改性催化剂比未修饰改性催化剂具有较高的催化活性和更高的甲苯氧化净化效果。
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