光電協(xié)同催化降解氣相中甲苯的研究.pdf

1、隨著甲苯在涂料工業(yè)中作為溶劑的廣泛應(yīng)用，甲苯成為了室內(nèi)空氣的主要污染物，給人體和環(huán)境造成了極大的危害。另外，TiO2光催化氧化技術(shù)是一種能把有機(jī)污染物徹底降解的空內(nèi)空氣污染控制技術(shù)，但目前以TiO2半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的光催化技術(shù)還存在關(guān)鍵問(wèn)題之一是光生高能空穴易于和電子復(fù)合而失去活性，因此提高光生載流子的分離效率對(duì)促進(jìn)半導(dǎo)體光催化降解有機(jī)污染物是至關(guān)重要的。本課題針對(duì)上述問(wèn)題，選用了甲苯作為室內(nèi)空氣污染物的代表，采用光電協(xié)同催化技術(shù)來(lái)解決光催

2、化的光生高能空穴和電子容易復(fù)合問(wèn)題。 本文研究了氣相光電催化的影響因素，分析了甲苯的降解產(chǎn)物，初步提出了甲苯的降解歷程。論文分為四部分： 第一部分制備了TiO2/泡沫鎳光電極，并對(duì)其光催化活性進(jìn)行了表征，另外，進(jìn)行了甲苯氣體在光電催化反應(yīng)器的穩(wěn)定性研究。結(jié)果表明：TiO2/泡沫鎳光陽(yáng)極具有良好的光催化活性和導(dǎo)電性能；甲苯氣體在反應(yīng)器中的吸附平衡時(shí)間為80min；甲苯氣體在反應(yīng)器中靜置160min后的濃度依然保持在它的初始

3、濃度。 第二部分對(duì)比了光電催化與光催化、電催化的降解效果。結(jié)果表明：在同一條件下，光電協(xié)同催化的降解率為79.51％，而光催化和電催化分別只有44.25％和25.80％；另外，光電催化的降解速率常數(shù)為0.01949 min-1，大于光催化和電催化的簡(jiǎn)單加和（0.01060 min-1）。說(shuō)明光電催化具有良好的協(xié)同效應(yīng)。 第三部分考察了初始濃度、負(fù)載P25厚度、不同電極基體、光電極的使用壽命、外加電壓、空氣相對(duì)濕度等對(duì)光電

4、催化降解效率的影響。結(jié)果表明：當(dāng)初始濃度小于476.25mg/m3時(shí)，初始濃度對(duì)光電協(xié)同催化的降解速率會(huì)隨初始濃度的增大而加快，而增大初始濃度476.25mg/m3的6倍時(shí)卻會(huì)使氣相光電催化的反應(yīng)速率大大降低；當(dāng)P25膜層數(shù)超過(guò)5時(shí)，其光催化活性不再增加；采用石墨片作為基質(zhì)的降解效果只有30.21％，而泡沫鎳基質(zhì)和活性碳纖維基質(zhì)的降解效果卻有78％以上；光陽(yáng)極重復(fù)使用40次，甲苯的降解率都在78％以上，并無(wú)出現(xiàn)催化劑中毒的現(xiàn)象；從外加電

5、壓1伏到3伏，降解率會(huì)隨著外加電壓的加大，在外加電壓為3伏時(shí)，降解率達(dá)到了79.51％，而繼續(xù)加大電壓降解率反而降低了。隨著反應(yīng)器的相對(duì)濕度從27％增大到62％，甲苯的降解率也從71.13％增加到了79.51％，但這只是稍有提高。而當(dāng)增大反應(yīng)器的相對(duì)濕度到80％時(shí)，甲苯的降解率卻降為70.28％。 第四部分檢測(cè)分析了甲苯的降解產(chǎn)物，初步提出了甲苯在光電催化反應(yīng)中的降解歷程。結(jié)果表明：甲苯降解的氣相產(chǎn)物除CO2和H2O外，沒(méi)有其它