室內空氣污染已成為世界各國關注的環(huán)境問題,苯作為一種常見的室內空氣污染物,已經被國際癌癥研究機構確認為有毒的致癌物質,對其有效處理受到國內外的廣泛關注。光催化技術利用光催化氧化生成的電子-空穴對及一系列的活性氧物質去除大部分難降解有機污染物,在去除氣液相難降解的有機污染物領域受到重視。本文首先制備了一種具有光催化氧化活性的碳納米管/二氧化鈦/殼聚糖（CNTs/TiO2/CS）催化薄膜,然后針對室內污染物苯,研究催化薄膜對苯的光降解機理及其降解室內苯的數學模型,并通過實驗研究驗證模型的正確性,分析相對濕度、光強、氣體流速及污染物的初始濃度對室內苯光降解的影響,最后結合室內空氣品質（IAQ）模型和建材散發(fā)VOCs的模型,探討家用凈化空調的性能研究。本文研究內容及結論分述如下：采用溶膠-凝膠法制備了碳納米管不同摻雜量的碳納米管/二氧化鈦復合材料,然后再加入交聯劑-殼聚糖,獲得了CNTs/TiO2/CS催化薄膜。表征結果表明,二氧化鈦粒子包裹在碳納米管壁上,碳納米管/二氧化鈦的復合材料分散在殼聚糖的矩陣中。以室內苯為污染氣體,研究了CNTs/TiO2/CS催化薄膜的光催化活性,發(fā)現碳納米管的摻... 

【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
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附表索引
符號注釋表
第1章 緒論
    引言
    1.1 室內VOCs介紹
        1.1.1 室內VOCs的來源
        1.1.2 VOCs對人體健康的危害
        1.1.3 國內外消除室內VOCs的技術
        1.1.4 光催化氧化消除VOCs的研究
    1.2 光催化材料種類及制備
        1.2.1 光催化材料的種類
        1.2.2 光催化薄膜的制備方法
    1.3 光催化氧化VOCs的機理及影響因素
        1.3.1 光催化氧化降解VOCs的機理
        1.3.2 影響光催化反應的動力學因素分析
    1.4 光催化氧化VOCs的研究現狀
        1.4.1 國外研究現狀
        1.4.2 國內研究現狀
    1.5 課題研究的內容和意義
        1.5.1 研究的內容
        1.5.2 研究的意義
第2章 CNTs/TiO_2/CS薄膜的制備及催化活性研究
    2.1 引言
    2.2 實驗
        2.2.1 制備納米光催化劑的合成材料、實驗設備與表征設備
        2.2.2 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜的制備
        2.2.3 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜的表征
        2.2.4 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜的光催化活性實驗
        2.2.5 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜光降解苯的中間產物測試
        2.2.6 空白試驗
    2.3 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜的表征結果
        2.3.1 FT-IR分析
        2.3.2 XRD分析
        2.3.3 TEM分析
        2.3.4 紫外可見光譜分析
        2.3.5 復合材料的比表面積
    2.4 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜的光催化活性研究
        2.4.1 對不同含碳量的復合薄膜的光催化活性研究
        2.4.2 不同材料的光催化活性研究
        2.4.3 催化劑的失活與再生
    2.5 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜光降解苯的機理
        2.5.1 CNTs、TiO_2及殼聚糖之間協調作用的探討
        2.5.2 CNTs/TiO_2/CS催化薄膜光降解苯的反應過程
    2.6 本章小結
第3章 CNTs/TiO_2/CS薄膜降解室內苯的動力學研究
    3.1 引言
    3.2. 分子傳質
    3.3 光催化氧化苯的模型的建立
        3.3.1 基元反應
        3.3.2 吸附模型
        3.3.3 反應動力學速率模型
        3.3.4 光輻射模型
        3.3.5 質量守恒
        3.3.6 控制方程及邊界條件
        3.3.7 公式求解
    3.4 結果與討論
        3.4.1 流速的影響
        3.4.2 光強的影響
        3.4.3 相對濕度的影響
        3.4.4 初始濃度的影響
    3.5 本章小結
第4章 CNTs/TiO_2/CS薄膜光降解苯影響因素的試驗研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗藥品及設備
        4.2.2 氣相苯降解實驗步驟
        4.2.3 氣相色譜定量分析
    4.3 結果與分析
        4.3.1 流速對苯降解率的影響
        4.3.2 相對濕度對苯降解率的影響
        4.3.3 初始濃度對苯降解率的影響
        4.3.4 光強對苯降解率的影響
        4.3.5 多因素對苯降解率的影響
    4.4 影響因素的敏感性分析
        4.4.1 多元線性回歸原理
        4.4.2 多元線性回歸結果
        4.4.3 敏感性分析
    4.5 本章小結
第5章 光催化加載家用空調的模擬
    5.1 引言
    5.2 光催化加載家用空調的IAQ模型
        5.2.1 室內IAQ模型
        5.2.2 模型求解
    5.3. 結果與討論
        5.3.1 凈化空調去除效率對室內VOCs濃度的影響
        5.3.2 影響因素對室內污染物濃度的分布
        5.3.3 凈化效率對室內VOCs凈化時間的影響
        5.3.4 凈化時間對光催化凈化設備性能的要求
    5.4 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文與專利目錄
附錄B 攻讀學位期間參與科研項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]苯在TiO2上的氣相光催化氧化反應歷程[J]. 張前程,張鳳寶,張國亮.  催化學報. 2004(01)
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博士論文
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碩士論文
[1]苯系物氣相光催化降解動力學及機理研究[D]. 鄭艷.山東大學 2009
[2]TiO2/ACF復合材料的溶膠—凝膠法制備及其對苯的去除性能研究[D]. 劉正鋒.東北林業(yè)大學 2008
[3]TiO2光催化法去除室內空氣中VOCs污染物的研究[D]. 劉宗耀.湖南大學 2007



本文編號：3494015