摻鐵TiO2薄膜光催化降解室內(nèi)苯污染的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、人們?cè)趯?duì)室內(nèi)進(jìn)行裝飾裝修過(guò)程中所使用的材料大都含有甲醛、可揮發(fā)性有機(jī)物等對(duì)人體有害的物質(zhì)，這些物質(zhì)在室內(nèi)持續(xù)散發(fā)，導(dǎo)致室內(nèi)空氣質(zhì)量（IAQ）嚴(yán)重下降；另外，隨著空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的普及，人們一方面提高建筑物的氣密性和熱絕緣性，同時(shí)降低室內(nèi)最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)，就導(dǎo)致了室內(nèi)有害污染物由于得不到新風(fēng)稀釋而使?jié)舛仍龃螅瑖?yán)重惡化了室內(nèi)空氣品質(zhì)。如何改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，給人們的生活提供一個(gè)健康的室內(nèi)環(huán)境，已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。
　　室內(nèi)空氣污染中人

2、們所關(guān)心的焦點(diǎn)當(dāng)屬室內(nèi)有機(jī)污染，主要包括甲醛、苯及其同系物等。目前室內(nèi)空氣有機(jī)污染治理的主要有生物方法、物理方法、以及化學(xué)方法。光催化技術(shù)，是近年來(lái)興起的一種治理室內(nèi)空氣污染的新技術(shù)，屬于化學(xué)方法的一種，它主要是在光催化劑（二氧化鈦等）的作用下，使污染物質(zhì)分解為CO2和H2O等無(wú)害物質(zhì)。該技術(shù)反應(yīng)條件溫和、二次污染小、運(yùn)行成本低，并且可望利用太陽(yáng)光作為光源，是目前最具發(fā)展前景的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)。
　　然而，利用二氧化鈦（TiO2）

3、光催化技術(shù)凈化室內(nèi)空氣仍處于起步階段，還有待進(jìn)一步完善。例如，如何提高TiO2的量子產(chǎn)率，如何提高其對(duì)可見(jiàn)光的利用率，如何改進(jìn)催化劑的固定技術(shù)，以及如何處理中間產(chǎn)物等問(wèn)題。
　　本文采用改進(jìn)的Sol-Gel法制備摻鐵TiO2光催化薄膜，通過(guò)一組正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了最佳制備工藝參數(shù)，然后根據(jù)最佳制備工藝參數(shù)制備得到了釉面瓷磚和活性炭纖維（ACF）負(fù)載的摻鐵TiO2薄膜，并使用X射線(xiàn)衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）等技術(shù)對(duì)薄膜樣

4、品的表面形態(tài)和晶型等進(jìn)行了表征分析。本文還通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察了摻鐵TiO2薄膜的光催化活性，討論了光源、苯初始濃度以及氣流組織等因素對(duì)光催化活性的影響。最后，本文對(duì)TiO2光催化薄膜的耐用性能進(jìn)行了研究，包括重復(fù)使用性和負(fù)載牢固性等。
　　研究結(jié)果表明：
　　采用改進(jìn)的Sol-Gel法制備摻鐵TiO2光催化薄膜時(shí)，各工藝參數(shù)均對(duì)最終的薄膜光催化活性有一定影響，本文通過(guò)正交試驗(yàn)確定各工藝參數(shù)的最佳取值分別為：PEG摻雜量1.2wt％

5、，F(xiàn)e3+摻雜量0.05wt%，焙燒時(shí)間2.0h，焙燒溫度500℃。
　　通過(guò)XRD和SEM等手段進(jìn)行表征分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)制備的TiO2以銳鈦礦和金紅石結(jié)構(gòu)為主，粒徑分布均勻，平均粒徑較小，約為28.5nm。
　　使用摻鐵TiO2薄膜催化降解苯污染物時(shí)表現(xiàn)出了良好的光催化活性，若采用產(chǎn)生O3的光源，將有利于增大薄膜光催化效率；光源波長(zhǎng)越短，光催化性能越好；光催化活性隨光照強(qiáng)度增大呈非線(xiàn)性增加；在一定濃度范圍內(nèi)（濃度較低），光催

6、化降效率隨有機(jī)污染物濃度的增加而增大；氣流組織對(duì)光催化效率也有一定影響，當(dāng)氣流正對(duì)光催化薄膜時(shí)，有機(jī)污染物降解率最高，氣流方向與光催化薄膜表面平行時(shí)，有機(jī)物降解率最低；Fe3+的摻雜改性增強(qiáng)了TiO2對(duì)可見(jiàn)光的相應(yīng)，即使在白熾燈照射下，這種摻鐵的TiO2薄膜仍可表現(xiàn)出一定的光催化活性。
　　ACF擔(dān)載TiO2不會(huì)對(duì)其吸附活性位造成較大影響，相反兩者特點(diǎn)相互補(bǔ)充可以提高有機(jī)污染物的降解效率，并可避免二次污染。
　　釉面瓷磚和A