纳米二氧化钛溶液分散性及光催化性能研究

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随着社会的发展、科技的进步,人们的生活水平也日益增长。但是随之也带来了很多的环境污染问题,相比于室外可见的污染问题,室内污染问题更容易被忽视。苯、甲醛等有毒气体是最常见的室内污染源,长期生活在这种环境中会对人体健康造成巨大的危害。在治理室内环境污染问题上,二氧化钛光催化降解污染物逐渐受到人们的关注。但是纳米级的TiO2比表面积很大极易发生团聚,同时纳米粉末存在使用不便的弊端。针对以上问题,将光催化性能良好的纳米TiO2粉末制成分散稳定的喷液并实际应用是本文研究的重点。首先,利用水热法和掺氮处理制备出光催化性能良好的纳米TiO2粉末,再进行一系列的稳定分散。主要结论如下:(1)在物理分散方面,探究了分散方式和分散时间的影响,通过分散性表征得出,超声分散的效果好于磁力搅拌,而且超声时间太短或太长都不利于分散,最佳超声时间为20min。通过pH值的调控,发现pH值会影响纳米TiO2溶液的分散,且纳米TiO2在等电点(pH=4.4)附近分散效果最差。(2)由于物理分散不能长期的稳定,因此考虑化学分散,通过进行多种分散剂的筛选,选出分散效果最佳的3种分散剂,并进行分散剂质量含量配比和pH值的调节,得出每种分散剂的最佳使用条件:0.03%的分散剂A,0.07%的分散剂B和0.1%的分散剂C,并将pH值调到910,并比较三种分散剂的分散效果:B>A>C。(3)将分散最佳的三种分散液进行光催化性能的测试,发现加入分散剂后的纳米TiO2的光催化性能很差,远不及未分散的粉末状TiO2。通过分析表征,发现纳米TiO2表面吸附着很多分散剂的基团,这可能是影响光催化性能的原因之一。并探究了负载物、光源等实际应用条件对光催化性能的影响,发现三种分散液降解苯的光催化效果依次为C、B、A。综合分散性和光催化性,选择加入分散剂B的TiO2溶液作为最终喷液制品。本文主要介绍了纳米TiO2的分散情况,并将制好的分散液应用于光催化降解苯,虽然分散液的稳定性和光催化性能均有待提高,但该喷液在净化室内空气方面有着非常好的发展前景。
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