本文關(guān)鍵詞：納米二氧化鈦降解空氣污染物的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在空氣污染日益猖獗的今天,因?yàn)榧{米二氧化鈦光催化技術(shù)可以降解一些小分子的有機(jī)物和無機(jī)物,并把他們轉(zhuǎn)化成完全無害的的無機(jī)小分子,且因?yàn)樗�(wěn)定性強(qiáng),可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn),所以在處理空氣污染的方面相較傳統(tǒng)的方法有著環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢。但是純二氧化鈦光利用效率低、光催化效果差,只能利用紫外光,這實(shí)際上限制了它的應(yīng)用,因此要對二氧化鈦進(jìn)行改性,增強(qiáng)它在可見光下的光催化效率。又因?yàn)樗奈锢硇再|(zhì)決定它易流失難重復(fù)使用,所以把它牢固負(fù)載制成復(fù)合光催化材料也尤其重要。在進(jìn)行光催化作用時(shí),需要依賴光照來激活它的催化活性,然而在一些特殊的環(huán)境中,自然光源比較弱,光催化反應(yīng)難以進(jìn)行,有時(shí)必須依賴人工光源,耗電且燈光持久性差,無法長期持久進(jìn)行光催化反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)在不引入人工光源的情況下采用光導(dǎo)纖維把自然光投射到光催化系統(tǒng)中來,實(shí)現(xiàn)了持久光催化反應(yīng),達(dá)到了綠色、節(jié)能和環(huán)保的光催化降解空氣污染的效果。本文對自制改性的納米二氧化鈦粉末進(jìn)行EDS、TEM、XRD、UV-Vis表征。選用高鋁酸鹽水泥負(fù)載改性二氧化鈦制備成復(fù)合光催化材料。實(shí)驗(yàn)?zāi)M用甲醛、氨氣和甲苯作為試驗(yàn)底物研究這種光催化材料的性能,考察復(fù)合材料的組成比例、光反應(yīng)與暗反應(yīng)、光照強(qiáng)度、吸附作用和重復(fù)使用率對復(fù)合光催化材料的光催化效果。以甲基橙為實(shí)驗(yàn)底物,研究了在納米二氧化鈦與高鋁酸鹽復(fù)合光催化材料的光催化反應(yīng)中,引入光導(dǎo)纖維改變光照條件是否影響光催化效率,并且在此基礎(chǔ)上通過改變光纖的管徑、長度、角度以及傳導(dǎo)出的光照聚光,測試對光催化復(fù)合材料的光催化效果的影響。結(jié)果如下:(1)自制N、S和C等非金屬元素改性納米二氧化鈦粉末,TEM表征結(jié)果顯示,自制改性納米二氧化鈦粉末的分散性好,沒有出現(xiàn)團(tuán)聚的現(xiàn)象;XRD表征結(jié)果顯示,自制的改性納米二氧化鈦粉體是一種金紅石與銳鈦礦的混合晶體類型,粉體粉末的平均粒徑大約是9.3nm;UV-Vis結(jié)果顯示,自制改性納米二氧化鈦粉末帶隙能小于2.3ev;高鋁酸鹽水泥與自制改性納米二氧化鈦粉末按照4:1的比例混合均勻所制備復(fù)合光催化材料的TEM圖表明,納米二氧化鈦大部分都鑲嵌在高鋁酸鹽水泥表面,并沒有被高鋁酸鹽包覆在內(nèi)部,所以自制改性納米二氧化鈦粉末和高鋁酸鹽水泥的復(fù)合光催化材料具有非常高的光催化效果。(2)以甲醛和氨氣為實(shí)驗(yàn)底物研究了納米二氧化鈦與高鋁酸鹽復(fù)合光催化材料的光催化降解性能,得出高鋁酸鹽水泥和自制改性的納米二氧化鈦按8:2制備的復(fù)合成膜材料對甲醛和氨氣的降解效率最高,且高鋁酸鹽材料有助于對甲醛和氨氣的吸收;光反應(yīng)的催化效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于暗反應(yīng)的催化效率;在35W、20W兩種節(jié)能燈光照條件下進(jìn)行甲醛和氨氣的光催化實(shí)驗(yàn)中,甲醛和氨氣的降解效率沒什么大的變化;相同的光催化復(fù)合成膜材料重復(fù)進(jìn)行3次甲醛光催化降解實(shí)驗(yàn),每次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都基本一致,復(fù)合光催化材料重復(fù)使用效果理想;利用氣相色譜法對甲苯含量的分析證明用光催化復(fù)合成膜材料可以有效的去除空氣中的甲苯,甲苯的去除率達(dá)到86.96%。(3)在光源較弱的環(huán)境中,光導(dǎo)纖維可以實(shí)現(xiàn)光照遠(yuǎn)距離傳輸,增大光催化復(fù)合材料對甲基橙的光催化效率;實(shí)驗(yàn)用纖芯6外徑8.6 mm與纖芯4外徑5 mm的光纖引入光源,發(fā)現(xiàn)并不能改變引入光源的光照條件來增強(qiáng)光催化復(fù)合材料對甲基橙的光催化效率;實(shí)驗(yàn)用2m、4m和6m光纖引入光源的光照條件,證明僅僅通過縮短光纖長短來增強(qiáng)光催化復(fù)合材料對甲基橙的光催化效率不可行;三組光導(dǎo)纖維的彎曲程度變換成60°、120°和180°引入光源的光照條件,實(shí)驗(yàn)證明得出光催化復(fù)合材料對甲基橙的光催化效率變化不大;對光導(dǎo)纖維引入的光進(jìn)行聚光,分析發(fā)現(xiàn)也無法顯著的增強(qiáng)光催化復(fù)合材料對甲基橙的光催化效率。以自制納米二氧化鈦為主體,配以高鋁酸鹽水泥為載體制備的復(fù)合光催化材料擁有穩(wěn)定性強(qiáng)、不易流失、復(fù)合成膜工藝簡單、重復(fù)使用率高和易回收利用等優(yōu)點(diǎn)。而且高鋁酸鹽水泥也有吸附空氣污染物的特質(zhì),在特殊環(huán)境下,引入光纖通光,可以有效增強(qiáng)復(fù)合光催化材料的光催化性能,這種光催化系統(tǒng)在處理空氣污染方面有著廣闊的應(yīng)用市場。
【關(guān)鍵詞】：空氣污染 二氧化鈦 光催化 甲醛 氨氣 光纖
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X51;TQ134.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 空氣污染的來源性質(zhì)及影響因素13-14
• 1.1.1 空氣污染的來源13-14
• 1.1.2 空氣污染的特性及影響因素14
• 1.2 二氧化鈦光催化技術(shù)和應(yīng)用14-19
• 1.2.1 納米二氧化鈦的性質(zhì)和光催化原理14-16
• 1.2.2 二氧化鈦光催化的影響因素16-17
• 1.2.3 二氧化鈦光催化的應(yīng)用17-19
• 1.3 高鋁酸鹽的概述19
• 1.4 復(fù)合光催化材料19-21
• 1.5 光導(dǎo)纖維在光催化中的應(yīng)用21-23
• 1.5.1 光導(dǎo)纖維的概念及特性21-22
• 1.5.2 光導(dǎo)纖維導(dǎo)光原理22
• 1.5.3 光導(dǎo)纖維的應(yīng)用領(lǐng)域22
• 1.5.4 光導(dǎo)纖維在導(dǎo)光方面的應(yīng)用前景22-23
• 1.6 課題的研究意義23-25
• 第二章 復(fù)合光催化材料的制備和結(jié)構(gòu)表征25-34
• 2.1 試驗(yàn)試劑和儀器25-26
• 2.1.1 試驗(yàn)試劑25
• 2.1.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)備25-26
• 2.2 表征方法26-27
• 2.2.1 X射線能譜儀26
• 2.2.2 透射電子顯微鏡26
• 2.2.3 X射線衍射儀26-27
• 2.2.4 紫外-可見吸收光譜法27
• 2.3 結(jié)果與討論27-32
• 2.3.1 納米二氧化鈦制備27
• 2.3.2 納米Ti O_2-高鋁酸鹽水泥復(fù)合光催化劑的制備27-28
• 2.3.3 自制改性納米TiO_2粉末的表征28-31
• 2.3.3.1 EDS分析28-29
• 2.3.3.2 TEM表征29-30
• 2.3.3.3 XRD表征30
• 2.3.3.4 UV-Vis表征30-31
• 2.3.4 高鋁酸鹽水泥的TEM的表征31-32
• 2.3.5 復(fù)合光催化材料的TEM的表征32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 復(fù)合光催化材料光催化降解空氣污染物的研究34-45
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法34-35
• 3.1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料34
• 3.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器34
• 3.1.3 光催化降解實(shí)驗(yàn)方法34-35
• 3.2 結(jié)果與討論35-41
• 3.2.1 復(fù)合材料組成比例的影響35-36
• 3.2.2 光反應(yīng)與暗反應(yīng)的影響36-38
• 3.2.3 吸附作用對光催化降解的影響38-39
• 3.2.4 光照強(qiáng)弱的影響39-40
• 3.2.5 復(fù)合光催化材料的再利用40-41
• 3.3 復(fù)合光催化材料對甲苯的光催化效率41-43
• 3.3.1 甲苯的概述41-42
• 3.3.2 甲苯的測定方法及結(jié)果42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 光導(dǎo)纖維對光催化效果改良的研究45-51
• 4.1 概述45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x45
• 4.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容45-49
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器45
• 4.3.2 對引入光導(dǎo)纖維來改變二氧化鈦光催化性能45-46
• 4.3.3 光導(dǎo)纖維管路的直徑對光催化復(fù)合材料的光催化性能的影響46-47
• 4.3.4 光導(dǎo)纖維的長度對光催化復(fù)合材料的光催化性能的影響47-48
• 4.3.5 光導(dǎo)纖維的彎曲程度對光催化復(fù)合材料的光催化性能的影響48-49
• 4.3.6 對光導(dǎo)纖維的聚光對光催化復(fù)合材料的光催化性能影響49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第五章 結(jié)論51-53
• 參考文獻(xiàn)53-60
• 致謝60-61
• 個(gè)人簡歷61

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 任成軍,李大成,周大利,劉恒,鐘本和;納米TiO_2的光催化原理及其應(yīng)用[J];四川有色金屬;2004年02期

2 李瓊,李福嬌,葉燕翔,劉樹旺;珠江三角洲地區(qū)天氣類型與污染潛勢及污染濃度的關(guān)系[J];熱帶氣象學(xué)報(bào);1999年04期

3 楊哲;鄭經(jīng)堂;隋吳彬;吳明鉑;;活性炭纖維負(fù)載二氧化鈦復(fù)合催化劑降解甲基橙性能研究[J];炭素技術(shù);2012年01期

  本文關(guān)鍵詞：納米二氧化鈦降解空氣污染物的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：256296