基于{001}二氧化鈦-石墨烯光催化及活性炭纖維的VOCs凈化研究.pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compound，VOC）的存在對人體健康造成威脅，隨著人們生活水平的提高，空氣潔凈度越來越受重視。本文合成了具有高催化活性的暴露{001}高能晶面的二氧化鈦-石墨烯復(fù)合光催化材料，用其凈化典型揮發(fā)性有機(jī)物—甲苯。對于另一種揮發(fā)性有機(jī)物—丙酮，利用活性炭纖維進(jìn)行吸附，并研究活性炭纖維在不同使用條件下的吸附表現(xiàn)。
　　二氧化鈦-石墨烯復(fù)合光催化材料使用改進(jìn)Hummers法合成的氧化石墨

2、作為合成石墨烯的前驅(qū)體，以鈦酸四丁酯為鈦源，使用水熱法合成，合成過程中加入氫氟酸控制{001}高能晶面生長。運(yùn)用XRD、TEM、SEM等表征手段分析了復(fù)合材料中的二氧化鈦為銳鈦礦，包覆在石墨烯片層結(jié)構(gòu)上。氧化石墨用量影響二氧化鈦平均晶粒尺寸及石墨烯片層是否堆疊及被完全包覆。氫氟酸使晶體發(fā)生氟化作用，控制{001}晶面生長，也會使晶面發(fā)生選擇性腐蝕。使用響應(yīng)曲面法優(yōu)化復(fù)合材料合成條件，模型方差分析符合要求，最終最優(yōu)條件為氧化石墨用量22.

3、06 mg，氫氟酸2.09 mL，水熱反應(yīng)28 h，最優(yōu)條件下合成的復(fù)合催化劑對甲苯光降解率達(dá)到88.7％，與模型預(yù)測值接近。
　　通過對比實(shí)驗(yàn)證明活性炭纖維比球形活性炭顆粒對丙酮具有更好的吸附效果，丙酮濃度從30 ppm升至90 ppm時，穿透時間縮短；入口氣體流速從0.08 m/s提升至0.44 m/s時，穿透時間呈逐漸減小趨勢；活性炭纖維層數(shù)從3層增大到10層時，穿透時間隨活性炭纖維層數(shù)即用量增加而變長。這部分實(shí)驗(yàn)為基于活性