SiO2掺杂改性TiO2纳米纤维光催化剂去除空气中甲苯的研究

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近年来随着室内装修的普遍化、复杂化、装修材料多样化的发展,装修材料中所含有的挥发性有机污染物的影响越来越大,以甲苯为代表的室内典型挥发性机污染物(VOCs)污染越来越严重,然而,由于人们在室内活动时间越来越长,室内污染给人们身体健康带来的影响也越来越大。传统的VOCs处理技术由于操作复杂、设备昂贵和易造成二次污染等方面的局限而难以推广在应用中受到限制。   光催化氧化技术是在光照条件下,光催化氧化剂表面受到光能激发、活化,产生具有强氧化性的羟基自由基,可有效的分解各种污染物、杀灭细菌,同时光催化剂自身具有无毒、无二次污染、氧化能力强、反应条件温和等特点,是目前最具有发展前景的处理技术。   本文首先介绍了以甲苯为主的室内污染情况,及其对人体的危害,说明了课题的研究背景和研究意义;系统的介绍了光催化氧化的国内外研究现状,从光催化剂的系统介绍、TiO2纤维的催化剂改性、降解甲苯的机理、影响光催化反应的因素、光催化剂的失活与再生等五个方面进行了具体的阐述;并介绍了静电纺丝技术及在光催化方向的应用。   本论文主要的工作为:以甲苯为目标污染物,采用静电纺丝技术制备SiO2掺杂的TiO2光催化纤维,并研究其对甲苯的降解效果,研究湿度、甲苯的初始浓度过程参数对甲苯脱除效果的影响,并通过检测中间产物,得出甲苯可能的降解机理,并依据XRD、N2吸附脱附、SEM等分析测试分析了催化剂的物理化学性能,具体为:   1、采用静电纺丝的方法制备不同SiO2掺杂比例的TiO2光催化纤维,并通过XRD、N2吸附脱附、FTIR等分析确定适合的煅烧温度(400℃),在最适温度下煅烧所制备的催化剂纤维。   2、通过SEM、XRD、N2吸附脱附等测试,从结构方面论证最佳掺杂比例的物理化学特性,结果表明最佳掺杂比的催化剂具有锐钛矿型、相对较大的孔容积、比表面积、介孔孔径,具有纤维丝状结构等特点。   3、以甲苯为目标污染物,研究不同掺杂比例的光催化剂对甲苯的处理效果,确定最佳的掺杂比例(10%),并与P25、空白等进行了比较,确定最佳的催化剂应用剂量(0.5g),并探讨湿度和甲苯初始浓度对光催化反应的影响,分析反应后的副产物,研究可能的甲苯降解机理。   本实验研究了SiO2的掺杂、掺杂量对静电纺丝法制备的TiO2纤维的光催化性能影响,得到了最佳掺杂比例(10%),为提高TiO2光催化性能及实际运用奠定了一定的基础。  
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