共摻雜納米TiO-,2-光催化薄膜降解室內(nèi)甲醛污染的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、室內(nèi)主要污染氣體之一的甲醛被世界衛(wèi)生組織(WHO)及美國環(huán)保局(EPA)列為可疑致癌物，成為室內(nèi)空氣污染中人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。在眾多的室內(nèi)甲醛污染治理方法中，納米TiO2光催化氧化技術(shù)，是近幾年興起的一種極具發(fā)展?jié)摿Φ膬艋侄巍５羌{米TiO2光催化劑存在光催化活性和可見光利用率不高等問題。因此本論文通過共摻雜改性來提高它的光催化活性和對(duì)可見光利用率，并將其應(yīng)用于室內(nèi)空氣中甲醛氣體的治理，主要研究內(nèi)容如下。
　　 本文采用溶膠-凝

2、膠法制備了純TiO2、金屬與非金屬共摻雜納米TiO2(Fe-N-TiO2)、金屬與稀土元素共摻雜納米TiO2(V-Ce-TiO2)光催化劑，并采用浸漬提拉法將制備的光催化劑負(fù)載在瓷磚載體上得到TiO2光催化薄膜，使用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)等技術(shù)對(duì)薄膜樣品的晶型和表面形態(tài)等進(jìn)行了表征分析。通過對(duì)甲醛的降解實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)光催化劑的光催化性能。在研究了瓷磚負(fù)載TiO2薄膜的光催化性能基礎(chǔ)之上，選取效果相對(duì)較優(yōu)的V-Ce共摻雜

3、TiO2樣品負(fù)載于具有較大表面積和吸附能力的活性炭纖維(ACF)表面，以觀察其降解甲醛的效果。最后，本文對(duì)共摻雜TiO2光催化薄膜的穩(wěn)定性和負(fù)載牢固性能進(jìn)行了研究。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 共摻雜離子的摻雜量、摻雜配比和光催化劑的煅燒溫度影響納米TiO2的光催化性能。當(dāng)摻雜配比為n(Fe)：n(N)：n(TiO2)=0.1％：1％：1、煅燒溫度為500℃時(shí)，F(xiàn)e-N共摻雜樣品對(duì)甲醛降解效率最高，在紫外光照射下Fe-N

4、-TiO2在2h內(nèi)對(duì)甲醛的降解率達(dá)到53％，高于Fe-TiO2的45％、N-TiO2的43％和純TiO2的25％；當(dāng)摻雜配比為n(V)：n(Ce)：n(TiO2)=0.1％：0.05％：1、煅燒溫度為500℃時(shí)，V-Ce共摻雜樣品對(duì)甲醛降解效率最高，在紫外光照射下V-Ce-TiO2在2h內(nèi)對(duì)甲醛的降解率達(dá)到58％，高于V-TiO2的45％、Ce-TiO2的42％和純TiO2的25％。
　　 通過XRD和SEM進(jìn)行表征分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)

5、驗(yàn)制備的共摻雜TiO2光催化劑以銳鈦礦結(jié)構(gòu)為主，粒徑分布均勻，平均粒徑較小，F(xiàn)e-N-TiO2(500℃)樣品的平均粒徑為19 nm，V-Ce-TiO2(500℃)樣品的平均粒徑為18.3 nm。
　　 Fe-N、V-Ce兩種共摻雜TiO2的光催化性能均優(yōu)于純TiO2，且優(yōu)于相應(yīng)的單元素?fù)诫sTiO2，V-Ce共摻雜對(duì)TiO2光催化性能的促進(jìn)作用較Fe-N共摻雜明顯。從機(jī)理上分析，兩種共摻雜樣品都能夠抑制TiO2晶粒的長大，引起T

6、iO2的晶格畸變和膨脹，致使品形粒徑較小，比表面積較大，抑制電子一空穴的復(fù)合。所以兩種共摻雜納米TiO2都具有很好的光催化性能。
　　 ACF擔(dān)載共摻雜V-Ce-TiO2光催化劑時(shí)，其吸附活性不會(huì)受到較大影響，其對(duì)甲醛降解率不僅能顯著提高而且還很穩(wěn)定。
　　 瓷磚和ACF負(fù)載的共摻雜TiO2薄膜具有良好的穩(wěn)定性，可以重復(fù)使用而且負(fù)載牢固性能好，適合應(yīng)用于光催化凈化產(chǎn)品的開發(fā)。最后，本文基于共摻雜ACF/V-Ce-TiO2