隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們?cè)桨l(fā)意識(shí)到健康的居住環(huán)境的重要性。然而,由于工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快,空氣污染問題越來越嚴(yán)重。在我國(guó),每年有超過130萬人因空氣污染導(dǎo)致的呼吸系統(tǒng)疾病而過早死亡。較差的室外空氣環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。目前,室內(nèi)最主要的空氣污染物是顆粒物和建筑裝飾材料揮發(fā)的甲醛,并且兩種污染物不是單獨(dú)存在,而是在相互作用后以氣溶膠的形式存在�？諝鈨艋悄壳白钣行У娜コ覂�(nèi)空氣污染物的手段之一。但現(xiàn)有大部分空氣凈化器濾材只針對(duì)一種污染物有效,且功能較為單一。因此,設(shè)計(jì)并制備一種具有多功能且結(jié)構(gòu)可控的空氣過濾材料意義重大。在眾多過渡金屬氧化物中,二氧化錳（MnO₂）被廣泛地用于室溫去除甲醛,其可將甲醛轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。在本論文中,設(shè)計(jì)了多種MnO₂催化劑負(fù)載的多功能復(fù)合濾材,并研究了其在去除甲醛和顆粒物（PM）等室內(nèi)污染物領(lǐng)域的應(yīng)用。具體的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:1.分別采用共沉淀和氧化還原法制備了四種不同晶型的MnO₂晶體,并對(duì)四種MnO₂晶體在室溫下去除甲醛的性... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

一款市售空氣過濾器結(jié)構(gòu)示意圖[44]

東華大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論9工作過程示意圖如圖1-2所示。聚合物切片經(jīng)加熱后熔融，從噴絲孔中擠出，形成熔體細(xì)流。熔體細(xì)流經(jīng)高速熱空氣牽伸后成纖，后經(jīng)冷卻風(fēng)作用結(jié)晶并被接收裝置收集成型[47]。由于熔噴工藝可生產(chǎn)細(xì)度小于10μm（通常1~4μm）的超細(xì)纖維，所以熔噴纖維材料制品被廣泛地應(yīng)用于過濾領(lǐng)域。熔噴法制成的過濾材料通常具有高比表面積，高阻隔率，高絕緣值等優(yōu)點(diǎn)。通過高壓電暈駐極充電技術(shù)處理過后的熔噴濾材，可依靠靜電引力實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物的高效捕集，提高對(duì)顆粒物的過濾性能。Zhang等[48,49]對(duì)熔噴非織造駐極濾材的加工、駐極過程以及過濾性能做了系統(tǒng)研究。首先他們觀測(cè)在電暈充電駐極過程中，會(huì)產(chǎn)生特有的藍(lán)色光束。該光束是由于高壓電擊穿空氣釋放的大量電荷在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的，因此他們將其命名為“電暈藍(lán)光”。之后他們對(duì)駐極后的熔噴濾材進(jìn)行了顆粒物過濾性能測(cè)試。結(jié)果表明，濾材對(duì)直徑為0.3μm的氯化鈉（NaCl）氣溶膠的過濾效率可達(dá)到99%以上，阻力壓降不高于92Pa，過濾性能優(yōu)異。Lalagiri等[50]研究了不同纖維直徑、克重對(duì)熔噴濾材過濾性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)纖維直徑越孝克重越大時(shí)濾材的品質(zhì)因數(shù)越高，材料的過濾性能越好。Hassan等[51]通過對(duì)噴絲板的改良設(shè)計(jì)，制備出了單纖直徑可達(dá)到數(shù)百納米的熔噴纖維材料。顆粒物過濾結(jié)果顯示，當(dāng)纖維氈單位面積質(zhì)量達(dá)到40g/m2時(shí)，濾材對(duì)0.3μm的NaCl氣溶膠的過濾效率可達(dá)到99.978%，但過濾阻力也隨之上升到280Pa。圖1-2熔噴工藝示意圖Figure1-2Aschematicillustrationofmelt-blownprocess（2）超細(xì)玻璃纖維濾材玻璃纖維是最早被制備的紡織纖維材料，其優(yōu)點(diǎn)是耐高溫、抗腐蝕、效率高、容塵量大、穩(wěn)定性好、抗結(jié)露等[52,53]。超細(xì)玻璃纖維用于空氣過濾材料的?

東華大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論14Nie等[95]通過原位紅外光譜研究甲醛在Pt/TiO2/Cotton（PTC）材料作用下的催化氧化路徑。具體結(jié)論如下：首先空氣中的O2可被Pt的活性位點(diǎn)捕獲并解離為活性O(shè)原子，與此同時(shí)，甲醛分子以及弱的鍵能和PTC催化劑表面羥基等官能團(tuán)結(jié)合。接著，甲醛分子與上述分解的活性O(shè)原子相互作用被氧化為二甲氧基中間體，二甲氧基又被快速地氧化為甲酸。隨后在金屬Pt作用下甲酸失水形成一氧化碳，最終一氧化碳被氧化為二氧化碳（圖1-3）。實(shí)驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)：中間產(chǎn)物二甲氧基的存在時(shí)間很短，不易被檢測(cè)；雖然最終的產(chǎn)物是水和二氧化碳，但是由于非極性的二氧化碳與催化劑表面連接鍵能較弱并極易脫附，所以很難被紅外光譜探測(cè)，產(chǎn)物中只有水可被探測(cè)到，因?yàn)闃O性水分子與催化劑之間的作用力較強(qiáng)。圖1-3PTC氧化分解甲醛機(jī)理圖[95]Figure1-3SchematicmechanismdiagramforHCHOoxidativedecompositionoverthePTCcatalystWang等人[91]研究了Co3O4催化劑中氧缺陷含量對(duì)催化氧化甲醛性能的影響及可能涉及的反應(yīng)機(jī)理。他們首先制備了3種具有不同氧缺陷含量的Co3O4納米顆粒。并在25oC的室溫條件下測(cè)試了納米顆粒對(duì)甲醛的催化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氧缺陷含量決定了甲醛催化反應(yīng)的速度。作者提出下述機(jī)理：因?yàn)檠跞毕莸拇嬖诖蟠蠼档土搜醴肿拥慕Y(jié)合能，可使空氣中的氧分子從表面氧缺陷處接受電子離域，轉(zhuǎn)化為活性氧；在大量活性氧的作用下，甲醛分子可被最終氧化為水和二氧化碳。此外，Co3+/Co2+之間的氧化還原循環(huán)加速了活性氧的遷移，而Co3+因可促進(jìn)氧化還原的循環(huán)，從而在甲醛的催化反應(yīng)過程中起主導(dǎo)地位。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]納米碳復(fù)合過渡金屬氧化物催化劑的制備及其甲醛催化氧化性能研究[D]. 姜強(qiáng).華南理工大學(xué) 2019
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[3]熔鹽法處理廢舊紡織纖維制備活性炭材料及其性能研究[D]. 竇硯鵬.武漢紡織大學(xué) 2016
[4]脈沖放電等離子體-催化降解室內(nèi)甲醛氣體的研究[D]. 韓冰雁.上海交通大學(xué) 2012
[5]玻璃纖維和化學(xué)纖維濾料對(duì)懸浮細(xì)菌顆粒的過濾性能研究[D]. 郭佳佳.天津大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3613265