光催化剂除甲醛研究报告
二氧化钛光催化技术治理室内甲醛的研究
二氧化钛光催化技术治理室内甲醛的研究二氧化钛光催化技术是一种利用光催化剂二氧化钛在光的辐射下促使甲醛分解降解为无害物质的技术。
室内甲醛是一种常见的室内挥发性有机物，严重超标会对人体健康产生危害，因此寻找一种高效的治理方法对室内甲醛进行研究具有非常重要的意义。
本文将对二氧化钛光催化技术在治理室内甲醛方面的研究进行综述。
首先，文章将简要介绍二氧化钛光催化技术的原理。
二氧化钛是一种具有较强的光催化性能的材料，它能够吸收紫外光并产生电子-空穴对，通过光催化反应将有害的甲醛等有机物氧化分解为二氧化碳和水。
文章将详细介绍光催化剂的制备方法和光催化反应的机理，为后续的研究提供理论基础。
接着，文章将综述二氧化钛光催化技术在室内甲醛治理中的应用研究。
研究表明，二氧化钛光催化技术能够有效降解室内甲醛，并且具有反应速度快、处理效果好、对环境无污染等优点。
文章将对已有的研究进行梳理和总结，包括二氧化钛的制备方法、光催化条件的优化、甲醛降解率的测定等，为后续研究提供参考。
然后，文章将分析存在的问题和挑战。
虽然二氧化钛光催化技术在治理室内甲醛方面取得了一定的成果，但仍然面临一些问题和挑战。
例如，光催化反应的过程中会产生一些副产物，有些副产物可能对人体健康产生负面影响；光催化剂的稳定性和光利用率也是需要进一步研究和改进的方向。
最后，文章将展望二氧化钛光催化技术在室内甲醛治理方面的发展前景。
尽管目前存在一些问题和挑战，但通过不断的研究和改进，二氧化钛光催化技术有望成为一种有效、环保的室内甲醛治理方法。
文章将提出一些改进的思路和建议，为未来的研究提供参考。
总之，二氧化钛光催化技术在室内甲醛治理中具有重要的应用价值。
本文通过综述已有的研究，分析存在的问题和挑战，并展望了该技术的未来发展前景，为进一步的研究提供了一定的参考和指导。
这一研究对促进室内环境的改善、保护人体健康具有重要的意义。
TiO2光催化降解甲醛的数值模拟中期报告
TiO2光催化降解甲醛的数值模拟中期报告
数值模拟是一种通过计算机进行数值计算或仿真来解决工程或科学
问题的方法。
在TiO2光催化降解甲醛方面，数值模拟可以用来预测反应过程的动力学参数和优化反应条件。
本中期报告将介绍关于TiO2光催化降解甲醛数值模拟的研究进展。
1. TiO2光催化降解甲醛的机理
TiO2光催化降解甲醛是一种复杂的反应过程。
在光照的作用下，
TiO2表面会产生活性氧物种，如羟基自由基、超氧自由基和过氧化氢等。
这些活性氧物种可以与吸附在TiO2表面的甲醛分子发生反应，产生羰基自由基和CO2等。
2. 数值模拟方法
数值模拟方法包括连续介质模型和分子动力学模型。
连续介质模型
可以对反应过程进行宏观描述，但是无法考虑分子间相互作用和局部场
的简并效应。
分子动力学模型可以考虑分子间相互作用和局部场的简并
效应，但是计算量大，难以对大规模反应进行模拟。
3. 模拟结果
已有研究使用连续介质模型对TiO2光催化降解甲醛进行了数值模拟。
模拟结果表明，光照强度、甲醛浓度、反应温度和TiO2反应器设计等因素均会对反应速率和降解效率产生影响。
此外，TiO2颗粒的形态和大小，以及底物的物理和化学性质也会对反应产生影响。
4. 结论与展望
TiO2光催化降解甲醛的数值模拟为优化反应条件提供了一种快速、
低成本的方法。
未来的研究可以探究分子动力学模型对TiO2光催化降解甲醛的模拟效果，并将数值模拟结果与实验结果进行比较，进一步提高
模拟精度。
同时，可以使用数值模拟来研究其他光催化降解甲醛催化剂
的反应机理和优化反应条件。
低温等离子体作用下室内污染物甲醛的光催化去除实验研究的开题报告
低温等离子体作用下室内污染物甲醛的光催化去除实验研究的开题报告一、研究背景与意义室内污染物对人们的健康和生活造成了巨大的影响，其中甲醛是最为常见且严重的一种室内污染物。
过量的甲醛长期作用于人体可能导致多种疾病，例如头痛、眩晕、呼吸道疾病等。
因此，降低室内甲醛含量对于保护人体健康具有非常重要的意义。
目前，常见的甲醛去除方法包括物理吸附、化学吸附和光催化等方法。
其中，光催化在甲醛去除方面具有很高的可行性。
通过光催化，甲醛分解为CO2和H2O等无害物质，能够有效地去除甲醛，并且不会产生二次污染。
然而，光催化甲醛去除方法也存在一些不足之处，比如光催化剂的成本较高，对光照强度和环境温度的依赖性较大等。
因此，研究低温等离子体作用下的甲醛光催化去除方法具有重要意义。
低温等离子体可以提供足够的光子能量，使得光催化反应在较低光照强度和环境温度下也能进行，同时也可以降低光催化剂的成本，从而提高甲醛去除效率和可行性。
二、研究内容及方法本研究旨在探究低温等离子体作用下室内甲醛的光催化去除方法。
具体研究内容及方法如下：1. 实验材料实验材料包括：甲醛、TiO2光催化剂、低温等离子体发生器、光源、反应器等。
2. 实验步骤a. 制备光催化剂：将TiO2光催化剂加入适量的乙醇中，制备成悬浮液。
b. 实验组装：将反应器中加入适量的甲醛溶液，加入光催化剂悬浮液，并连接低温等离子体发生器和光源。
c. 实验操作：开启光源和低温等离子体发生器，调整光照强度和等离子体反应时间，记录不同光照和等离子体条件下的甲醛去除效率。
d. 实验测量：使用甲醛检测仪测量反应器中甲醛的去除率，并使用光谱仪测量等离子体反应之后反应液的变化情况。
三、预期结果及意义本研究将探究低温等离子体作用下室内污染物甲醛的光催化去除方法。
预期结果为：在光照和低温等离子体条件下，甲醛的去除率将会得到明显提高，且光催化剂的成本也将得到降低，增加该方法的可行性和实用性。
本研究对于提高室内甲醛去除效率、保护人体健康具有重要意义，同时也具有一定的理论研究和工程应用价值。
大气中甲醛光催化降解微观机理研究
大气中甲醛光催化降解微观机理研究甲醛是一种常见的有机污染物，对人体健康和环境造成严重危害。
近年来，光催化技术被广泛应用于甲醛的降解。
本文将介绍大气中甲醛光催化降解的微观机理研究。
光催化降解是利用光催化剂吸收光能，产生电子和空穴，从而引发一系列化学反应，将有机污染物降解为无害物质的过程。
大气中甲醛光催化降解的微观机理研究主要包括以下几个方面：1. 光催化剂的选择光催化剂是光催化降解的核心。
常用的光催化剂包括TiO2、ZnO、WO3等。
这些光催化剂具有良好的光催化活性和稳定性，能够有效地降解甲醛。
其中，TiO2是最常用的光催化剂之一，其光催化活性与晶体结构、晶面结构、晶粒大小等因素密切相关。
2. 光催化反应机理光催化降解甲醛的反应机理非常复杂，涉及到多种反应过程。
一般认为，光催化剂吸收光能后，产生电子和空穴。
电子和空穴在光催化剂表面上发生复合反应，产生氧化还原活性物种，如羟基自由基（•OH）、超氧自由基（O2•-）等。
这些活性物种能够与甲醛分子发生氧化反应，将其降解为CO2和H2O等无害物质。
3. 光催化剂的表面特性光催化剂的表面特性对光催化降解甲醛的效率和选择性有重要影响。
研究表明，光催化剂的晶面结构、晶粒大小、表面缺陷等因素都会影响其光催化活性。
例如，TiO2的（001）晶面结构具有更高的光催化活性，而表面缺陷能够提高光催化剂的选择性。
4. 外部条件的影响外部条件如温度、湿度、气体流速等也会影响光催化降解甲醛的效率和选择性。
研究表明，适当的温度和湿度能够提高光催化剂的活性，而过高的气体流速会降低光催化剂的降解效率。
总之，大气中甲醛光催化降解的微观机理研究是一个复杂而重要的课题。
通过对光催化剂的选择、光催化反应机理、光催化剂的表面特性以及外部条件的影响等方面的研究，可以更好地理解光催化降解甲醛的机理，为其在实际应用中的推广和应用提供科学依据。
光催化降解小分子有机污染物甲醛的研究
3
产生的电子和空穴分别具有还原和氧化能力，能 够与甲醛分子发生反应，将其降解为无害物质。
催化剂种类与性质
常见的光催化材料包括金属氧化 物（如TiO2、ZnO）、硫化物 （如CdS）、氮化物（如Ta3N5）
等。
这些材料具有不同的能带结构和 光学性质，对光的吸收范围和反
应活性也不同。
催化剂的性质如比表面积、晶体 结构、表面缺陷等也会影响其光
解效率提供了理论依据。
应用前景
分析光催化降解甲醛在实际应用中的潜在价值和发展前景，指 出该技术在环境保护和室内空气净化等领域的应用潜力。
影响因素探究
光照条件
光照强度和光谱分布对光催化降解甲醛的效率具有重要影响，优 化光照条件可以提高降解效果。
催化剂种类与负载
不同催化剂对甲醛降解的活性不同，研究不同催化剂的特性及其负 载方式对降解效率的影响有助于筛选高效催化剂。
工业废气处理
在工业生产过程中产生的含甲醛废气，可通 过光催化技术进行净化处理。
公共场所
医院、学校、办公室等公共场所的空气净化， 降低甲醛暴露对人群健康的影响。
Hale Waihona Puke 技术挑战与解决方案催化剂活性与稳定性
提高催化剂的活性及稳定性是 光催化降解甲醛面临的重要挑
战。
反应机制与动力学
深入研究反应机制和动力学过 程，有助于优化光催化降解甲 醛的效率。
反应温度与湿度
反应温度和湿度对光催化降解甲醛的过程有一定影响，探究这些因 素的作用有助于进一步优化反应条件。
光催化降解甲醛的应
05
用前景与展望
应用领域与潜力
室内空气净化
光催化技术可用于净化室内空气中的甲醛， 提高居住环境质量。
二氧化钛光催化涂料降解甲醛报告高建伟
山东交通学院大学生创业创新结项报告参赛人员：土木163高建伟土木163谭振土木163李寅龙无机非161郭英杰目录二氧化钛光催化涂料降解甲醛报告 (3)前言 (3)一、纳米 TIO2 光催化降解甲醛的研究现状及存在问题 (3)二、光催化降解甲醛的机理 (4)三、不同因素下二氧化钛对甲醛光催化降解的影响 (4)四、提高纳米TiO2光催化活性的方法 (7)五、其他影响TiO2光催化涂料实用化的因素 (7)六、纳米二氧化钛光催化涂料降解甲醛的研究 (8)七、结论 (10)八、改进及其建议 (10)二氧化钛光催化涂料降解甲醛报告前言室内空气污染已经成为世界各国广泛关注的环境问题,甲醛是典型的室内空气有机污染物之一,主要来源于室内装饰装修材料、家具和涂料等,已经被世界卫生组织确定为致癌物和致畸物[1]。
随着国内经济的发展,居室装修的住户不断增加,从而对甲醛的治理迫在眉睫。
目前一般用通风换气净化方法、物理吸附、化学吸收法、植物吸收净化方法、热破坏法、空气负子技术、材料封闭技术、光催化技术等[2]方法来处理甲醛。
但是一般的方法处理效果不佳,而且存在二次污染。
相比之下,光催化技术几乎能将所有的污染物氧化为无害物,而且不造成二次污染。
特别是纳米T i O2是目前室内空气净化应用最广的光催化剂。
一、纳米 TIO2 光催化降解甲醛的研究现状及存在问题在甲醛光催化降解的研究中，TiO2 由于其本身的优良特性，如价格低廉、安全、高光催化效率和无需化学添加剂等，仍然是比较常用的光催化剂。
同其他光催化反应一样，光催化降解甲醛的催化剂 TiO2 改性方法也主要有纳米化，固定化和与其他氧化物复合等改性方法。
例如，古正荣等采用将光催化剂和吸附材料相结合的新反应体系，以具有直通孔的成型支撑体（如防水的牛皮纸）胶粘活性炭为复合载体，用浸涂法在复合载体上形成纳米 TiO2 光催化剂薄壳层，制备出可以用于空气净化的活性炭——纳米 TiO2 空气净化网[15,16]这种净化网对含甲醛废气的降解率可达 98.5％，同时通过对比实验还证明了这种负载型净化网优于单一的活性炭、单一的 TiO2 及简单的二者混合。
纳米SiO2／TiO2光催化降解空气中甲醛的研究
关键 词 ：ｉ 光催化 ； Ｔ ； Ｏ 甲醛
Ｓ ｕｄ ｎ Ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ｄｅ ｒ ｄ ｔｏ ｆ Ｆｏ ｍ ａ ｄｅ ｙ ｉ ｇ Ｎａ ｏ — ｍ ｅ ｅ ｔ ｙ ｏ ｏ ｏ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ａ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｌ ｈ ｄｅ Ｕｓｎ ｎ — ｔ ｒ厦 门 ３ １Fra bibliotek ） ６ ０ １
要： 采用共沉淀方法制备了 ｓ共掺杂的ｓ ＴＯ 光催化复合粉末， ｉ ｉ ／ ｉ ｏ 将其负载于活性炭（ Ｃ ） Ａ Ｆ 上。在流动化床中， 考察了
煅烧温度 、 煅烧 时间 、ｉ ｓ 掺杂量 、 负载次数 、 光照条件 以及甲醛初 始浓度对该 复合剂光 催化降解 甲醛效率 的影响 。结 果发现 当 Ｓ Ｔ ｉ： ｉ ｌ： ＳＯ／ ｉ 复合催 化剂煅烧时间 ４ｈ 煅烧 温度 ４ ０℃ ， Ｃ ４、ｉ：ＴＯ 、 ０ Ａ Ｆ上负载 １ ，８ｗ 紫外光照射时 ， 次 １ 甲醛 的降解效果最 佳 ， 对初 始浓
ｍｇ ／Ｌ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：Ｔｉ Ｏ２；ｐ ｏ ｏ ａａｙ ｉ ；ｆ ｒ ａｄｅ ｙ ｅ ｈ ｔｅ ｔ ｌｓｓ ｏ ｍ ｌ ｈｄ．
世界卫生组织公 布 的（ ０ ２世 界卫生 报告 》中明确将 室 内 ２０ 空气污染列为人类健 康 的十大威 胁 ， 内空气 污染 日益成 为我 室
ｔ ｅ ｄ ｇ ａ ａｉ ｎ ｐ ｒ ｅ ａ ｅ ｏ ｈ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ｅ ｃ ｎｔｇ ｆ％ｒ ｌｅ ｙ ｅ ｗａ ｂ ｕ ｅ ｈ ｎｉ ａ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｆｆｒ ｌ ｅ ｙ ｅ ｗａ ｅ ｓｔ ｎ ０． ｍａｄ ｈ ｄ ｓａ ｏ ｔ ９０ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｌｃ ｎ ｅ ｔａｉｎ ｏ ｏｍａｄ ｈ ｄ ｓｌｓ ｈａ ４ ｉ
可见光光催化陶瓷板对室内空气中甲醛的去除研究
可见光光催化陶瓷板对室内空气中甲醛的去除研究*武士川1,2(1蒙娜丽莎集团股份有限公司广东佛山528211)(2广东省大尺寸陶瓷薄板企业重点实验室广东佛山528211)摘要笔者以纳米二氧化钛(T i O2)为光催化剂,制备纳米二氧化钛光催化涂层液,并采用喷涂的方式制备可见光光催化陶瓷板,探究其对室内空气中甲醛的去除效果㊂采用粉末X射线衍射仪(X R D)和场发射扫描电镜(S E M)对纳米二氧化钛及可见光光催化陶瓷板结构性质进行表征㊂探讨了涂层中二氧化钛含量㊁光照强度㊁光催化时间等对陶瓷板催化去除室内空气中甲醛的影响㊂实验结果表明,纳米二氧化钛均匀分布在涂层中,同时纳米二氧化钛涂层具有良好的耐洗刷性能,适当次数的洗刷有利于提高光催化性能;另外,涂层中二氧化钛含量㊁光照强度㊁光催化时间对室内空气中甲醛的光催化效率起到正向作用㊂由以上结果可知,本研究制备的可见光光催化陶瓷板涂层具有良好的耐久性并且具有优异的可见光光催化性能㊂关键词建筑陶瓷二氧化钛光催化涂层甲醛中图分类号:T Q174.76文献标识码:A 文章编号:1001-9642(2023)10-0073-06R e m o v a l o f F o r m a l d e h y d eF r o mI n d o o rA i r b y V i s i b l eL i g h t P h o t o c a t a l y t i cC e r a m i cP l a t eW uS h i c h u a n1,2(1M o n a l i s aG r o u p C o.L t d,G u a n g d o n g,F o s h a n,528211,C h i n a)(2P o s t d o c t o r a l R e s e a r c hC e n t e r,M o n a l i s a G r o u p C o.L t d,G u a n g d o n g,F o s h a n,528211,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,n a n o t i t a n i u md i o x i d e(T i O2)w a s u s e d a s p h o t o c a t a l y s t t o p r e p a r e n a n o t i t a n i u md i o x i d e p h o t o c a t-a l y t i c c o a t i n g s o l u t i o n,a n dv i s i b l e l i g h t p h o t o c a t a l y t i cc e r a m i c p l a t e w a s p r e p a r e db y s p r a y i n g,t oe x p l o r et h er e m o v a l e f f e c t o f f o r m a l d e h y d e i n i n d o o r a i r.T h e s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f n a n o-s i z e d t i o2a n d v i s i b l e l i g h t p h o t o c a t a l y t i c c e r a m i c p l a t e sw e r e c h a r a c t e r i z e db yp o w d e rX-r a y d i f f r a c t i o n(X R D)a n df i e l de m i s s i o ns c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y(S E M). T h e e f f e c t s o f t i t a n i u md i o x i d e c o n t e n t,l i g h t i n t e n s i t y a n d p h o t o c a t a l y t i c t i m e o n t h e r e m o v a l o f f o r m a l d e h y d e f r o mi n d o o r a i r b y c e r a m i c p l a t ew e r e i n v e s t i g a t e d.T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e n a n o-T i O2c o a t i n g i s e v e n l y d i s t r i b u t e d i n t h e c o a t i n g,a n d t h e n a n o-T i O2c o a t i n g h a s g o o dw a s h i n g r e s i s t a n c e,a n d t h e a p p r o p r i a t e n u m b e r o fw a s h i n g i s b e n e f i c i a l t o i m p r o v e t h e p h o t o c a t a l y t i c p e r f o r m a n c e.I na d d i t i o n,t h e c o n t e n t o f t i t a n i u m d i o x i d e i nt h e c o a t i n g,l i g h t i n t e n s i t y a n d p h o t o c a t a l y t i c t i m eh a v e a p o s i t i v e e f f e c t o n t h e p h o t o c a t a l y t i c e f f i c i e n c y o f f o r m a l d e h y d e i n i n d o o r a i r.A c c o r d i n g t o t h e a-b o v e r e s u l t s,t h ev i s i b l e l i g h t p h o t o c a t a l y t i c c e r a m i c p l a t e c o a t i n gp r e p a r e d i n t h i s s t u d y h a s g o o dd u r a b i l i t y a n de x c e l l e n t v i s i b l e l i g h t p h o t o c a t a l y t i c p e r f o r m a n c e.K e y w o r d s:A r c h i t e c t u r a l c e r a m i c s;T i t a n i u md i o x i d e;P h o t o c a t a l y t i c c o a t i n g;F o r m a l d e h y d e随着人们生活水平的提高,室内装修越来越普遍,装修用材越来越复杂,室内空气污染与治理成为人类居住环境新的热点话题㊂室内装修主要空气污染物包括甲醛㊁苯系物㊁氨气㊁T V O C㊁放射性和异味等,其中,甲醛被认为是室内空气污染物中最常见㊁危害最大的物质,主要来源于室内装修所用的人造木质板材㊁涂料㊁皮具㊁布料㊁胶水以及油漆等㊂室内人造板中甲醛的释放期一般为3~15年㊂甲醛(化学式H C HO)是一种无色㊁有强烈刺激性气味的气体,人体可感受的浓度值为0.06~1.2m g/m3,当室内甲醛浓度大于0.08 m g/m3时,易引起头晕㊁胸闷㊁呼吸不畅;中国在2020年新颁布国标G B50325民用建筑工程室内环境污染控制标准中明确规定,一类民用建筑室内甲醛的浓度必须低于0.07m g/m3㊂因此提高室内空气质量必须得到广泛的重视㊂目前,室内甲醛污染的处理方法包括植物吸收法㊁化学吸收法㊁吸附法㊁光催化氧化法㊁臭氧氧化法等[1~5],其中,光催化氧化法被认为是经济㊁高效㊁持久㊁安全㊁绿色的室内空气净化方式之一㊂室㊃37㊃(陶瓷研究)2023年10月陶瓷C e r a m i c s*作者简介:武士川(1990-),硕士研究生,工程师;主要研究方向为环保新材料㊁纳米新材料和有机无机复合材料的开发及其在新型功能陶瓷㊁室内空气净化领域的应用㊂内光催化氧化的核心是可见光催化剂㊂纳米二氧化钛(T i O2)由于具有较高的化学稳定性㊁热稳定性和产物无二次污染等众多优点,被认为是室内环境治理领域最具开发前途的环保型光催化材料㊂二氧化钛的晶型结构晶型的结构影响着光催化性能,一般分为有锐钛矿型㊁金红石型和板钛矿型,其中,锐钛矿型纳米T i O2的光催化性能最高㊂目前已经有大量研究证明锐钛矿型纳米T i O2在室内空气治理领域具有良好的效果[6~10]㊂陶瓷板材因其极佳的装饰效果以及超耐用㊁易清洁㊁易打理等优点被广泛应用在室内地面及墙面的装修中㊂陶瓷板材自身不具有光催化活性,需要引入光催化剂或者经过后处理方式实现㊂陶瓷板材通常需要经过超1200ħ的高温烧制,在这样的温度下,光催化会分解或者发生相变,再加上釉层玻璃相的侵蚀,光催化剂极易失活,因此将光催化剂直接加入釉层烧制的思路目前几乎无法实现㊂后处理方式主要是在陶瓷板材表面制备光催化涂层,杨等将光催化剂引入蜡层,采用打蜡和高压喷射的方式将光催化剂固定在蜡层内部和蜡层表面,制备得到了具有光催化功能的大理石瓷砖㊂但是该方法的使用需要前提条件,其一是陶瓷板材需要打蜡,其二是蜡层需要一定的厚度㊂而目前陶瓷板材品类众多,干粒面㊁仿古面㊁自然面等陶瓷砖表面无需打蜡,柔光面的瓷砖蜡水用量少,表面无法形成连续的蜡层㊂因此,采用喷涂方式制备光催化涂层具有广谱性和实际意义㊂本研究旨在利用纳米二氧化钛优异的光催化效果,研发适用于陶瓷板材的纳米二氧化钛涂层液,采用喷涂方式在陶瓷板材上制备光催化的涂层,探究涂层的耐久性㊁稳定性及其对室内空气中甲醛的催化去除效果㊂实验结果可为制备具有可见光催化性能的陶瓷板材应用于室内空气污染治理方面提供参考以及理论依据㊂1材料与方法1.1实验药品及试剂本实验所用的纳米二氧化钛(20n m,99%)购买于上海巷田纳米材料有限公司,改性丙烯酸乳液购买于广州瑞麟新材料有限公司,瓷砖为蒙娜丽莎集团股份有限公司产品,实验所用其他药品及试剂均为分析纯,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(K H560,97%),甲基纤维素(M C,15m P a㊃s)㊁无水乙醇(C H3C H2O H,99%)㊁甲醛溶液(H C HO,40%)及聚乙二醇(P E G-1000,99%)购置于上海阿拉丁生化科技股份有限公司,实验用水为纯水㊂1.2纳米二氧化钛涂层液及陶瓷板涂层的制备称取10.0g M C于烧杯中,加入10.0g无水乙醇,搅拌10m i n后,加入30.0g去离子水,搅拌直至M C 完全溶解,得到20%M C溶液㊂然后分别称取1.0g㊁3.0g和5.0g纳米二氧化钛粉末于250m L烧杯中,依次加入36.0g㊁34.0g和32.0g去离子水,搅拌超声分散后,每个烧杯中加入1.0g K H560㊁2.0g P E G-1000和10.0g20%的M C溶液,继续搅拌混合均匀后,加入50.0g改性的丙烯酸乳液,搅拌混合均匀后,得到涂层液,编号为L1㊁L2和L3㊂切取边长为10c mˑ40c m的长方形纯白色抛釉砖若干,先后用去离子水和无水乙醇清洗干燥后待用㊂使用蓝牌186枪式喷笔进行喷涂,喷嘴口径0.5mm,喷距15c m,喷涂方式为由下到上和由上到下往复共计2次㊂喷涂结束后,于100ħ鼓风干燥箱中干燥30 m i n,得到纳米二氧化钛陶瓷板,编号为S1㊁S2和S3㊂1.3纳米二氧化钛陶瓷板涂层的表征采用粉末X射线衍射仪(X R D,E m p y r e a n锐影,荷兰帕纳科公司),场发射扫描电镜(S E M,M e r l i n,德国蔡司公司)对制备的样品进行表征,场发射扫描电镜配有X射线能谱扫描仪(E n e r g y D i s p e r s i v eS p e c-t r o m e t e r,E D S),可以配合扫描电镜使用,在用扫描电镜进行样品表面形貌的观察时,同时用能谱仪对材料微区成分元素种类㊁含量及分布进行分析㊂X R D采用C uKα射线(λ=1.5418Å),扫描步长0.0131ʎ,扫描速度9.664s/步,扫描范围为10~80ʎ㊂1.4光催化降解甲醛实验及测试方法光催化降解甲醛实验在1.5m3的长方体亚克力材质实验舱中进行,舱顶盖可打开,每个面均用黑色牛皮纸包贴,防止漏光㊂实验舱示意图如图1所示,甲醛在线检测仪为元特S K Y8000甲醛气体分析仪,采用电化学检测法,检测范围0~20m g/m3,检测精度0.01 m g/m3,光源为L E D(佛山照明电器股份有限公司)㊂实验过程如下,实验前,清理实验舱并检查各电路是否通电,然后校准甲醛在线检测仪,确认装置正常后,然后加入适量的甲醛溶液,关闭顶盖后开启加热板5 m i n,使甲醛溶液挥发,然后开启循环风扇,10m i n后开启甲醛在线监测仪记录舱内甲醛的初始浓度并开启㊃47㊃陶瓷C e r a m i c s(陶瓷研究)2023年10月光源,开始计时,定时记录数据,24h 后停止记录,检验实验舱的密闭性和甲醛自然衰减率㊂测试陶瓷板样品时,步骤同上,首先放入待测样品,10m i n 后开启甲醛在线监测仪记录舱内甲醛的初始浓度,接着开启光源,定时记录数据即可㊂1.5 光催化降解甲醛实验及测试方法图1 光催化降解甲醛实验测试舱示意图图2 纳米二氧化钛的S E M 表征图(a )和X R D 表征图(b) 用陶瓷板涂层的耐久性测试参照G B /T9266-2009建筑涂料涂层耐洗刷性的测定,洗刷仪器为上海普申化工机械有限公司P S2730建筑涂料耐洗刷仪,行程长度300mm ,擦洗速度37c p m ,毛刷尺寸90ˑ38mm ,毛刷负载450g ,洗刷液体为0.5%的洗衣粉溶液(pH 值为9.8),试板尺寸430ˑ150mm ㊂使用L 1㊁L 2和L 3涂层液分别制作耐洗刷样品,每个涂层液制作2片待测㊂耐洗刷次数为0次㊁500次㊁2000次㊁5000次和10000次,编号为S 1-0~4;S 2-0~4和S 3-0~4㊂再测试陶瓷板材的光催化降解甲醛的性能㊂2 结果与讨论2.1 材料表征部分根据已有研究,锐钛矿纳米二氧化钛的X R D 主要特征峰在25.3ʎ(101晶面)㊁37.8ʎ(004晶面)和48.1ʎ(200晶面),同时在54.0ʎ㊁55.1ʎ㊁62.8ʎ㊁68.8ʎ㊁70.3ʎ和76.1ʎ有特征峰12㊂由X R D 表征结果可以看到,图2a 中出现了锐钛矿纳米二氧化钛的主要特征峰和特征峰,峰位准确,峰形尖锐,说明纯度较高㊂另外,图中40ʎ~45ʎ之间出现两个弱杂峰,可能是含有极少量金红石相二氧化钛㊂利用S E M 对纳米二氧化钛进行形貌分析,结果如图2b 所示,可以看到纳米二氧化钛呈不规则颗粒状,相互堆积在一起㊂图3为制备纳米二氧化钛涂层前后砖面的2000倍的微观形貌,可以看出未喷涂涂层前,砖面具有十分多的凹坑缺陷,喷涂纳米二氧化钛涂层后,砖面被带有纳米二氧化钛的膜层覆盖;另外,可以发现,纳米二氧㊃57㊃(陶瓷研究)2023年10月陶瓷 C e r a m i c s化钛粒子不仅分布在膜层表面,也分布在膜层内部,而且随着涂层液中纳米二氧化钛含量的增加,砖面二氧化钛粒子明显增多,团聚现象也越来越明显㊂图3 喷涂前后砖面的S E M 图,喷涂前(a );S 1(b );S 2(c );S 3(d)表1 元素组成表(a)元素质量百分比(%)原子百分比(%)C 9.1416.03O37.5949.46N a 1.581.45M g 2.271.97A l 6.535.10S i 25.1918.88K2.321.25C a 8.204.31Z n2.720.88B a4.440.68总量:100.00100.00 图4和表1~表3为E D S 元素分析结果,可以看出喷涂前,砖表面由C ㊁O ㊁N a ㊁M g ㊁A l ㊁S i ㊁K ㊁C a ㊁Z n ㊁B a 等多种元素组成,喷涂二氧化钛涂层后,砖表面被膜层覆盖,膜层由C ㊁O ㊁S i 和T i 等元素组成㊂另外,对于S 2样品,选择两个不同的区域进行E D S 分析,其中T i 元素的含量分别约3.75%和3.74%,表明纳米二氧化钛在膜层表面分布比较均匀㊂表2 元素组成表(b)元素质量百分比(%)原子百分比(%)C 73.9881.95O18.0615.02S i 4.201.99T i3.751.04总量100.00100.00表3 元素组成表(c)元素质量百分比(%)原子百分比(%)C 71.6479.85O20.4617.12S i 4.161.98T i3.741.05总量100.00100.002.2 光催化降解甲醛性能测试2.2.1 时间及光照强度对甲醛降解效率的影响在24h 测试周期中选取13个点记录数据,光源选用10W ㊁30W 和50W3种不同功率的L E D 灯,测试环境温度为20ħ,湿度为50%,甲醛溶液的添加量为3μL ,陶瓷板选用S 2,共4块,平铺在底面㊂结果如㊃67㊃ 陶瓷 Ce r a m i c s (陶瓷研究)2023年10月图4 E D S 元素组成分析,喷涂前(a );S 2局部(b 和c)图5所示㊂空仓检验实验舱的密闭性和甲醛的自然衰减率,测试三次,取平均值计算得到结果,24h 内甲醛浓度从1.24m g /m 3降至1.14m g/m 3,衰减率为8.06%,在后续计算甲醛降解率时,以1.14m g/m 3作为图5 光照时间及光照强度对甲醛降解效率的影响实验舱内甲醛的初始浓度㊂由图2可以看出,光源的功率越大,相同时间下对甲醛的降解率越高,10W ㊁30W 和50W L E D 光源24h 对应甲醛的降解率分别为53.5%㊁65.8%和79.8%,这是因为光照强度越大,光图6 二氧化钛含量对甲醛降解效率的影响照强度越大,价带上的电子受到的能量就越大,更多的电子受到激发开始跃迁,使得更多的电子-空穴对形成,更多的活性自由基和活性氧生成,提高了改性T i O 2的光催化降解能力㊂另一方面,可以看出在前120m i n 内,甲醛降解速率较快,随着时间的延长,甲㊃77㊃(陶瓷研究)2023年10月陶瓷 C e r a m i c s醛降解速率逐渐降低,这是因为开始一段时间内,甲醛浓度较高,甲醛分子与陶瓷板表面接触的概率较大,随着时间延长,甲醛浓度越来越低,使得剩余的甲醛分子与陶瓷板表面接触概率越来越低㊂2.2.2二氧化钛含量对甲醛降解效率的影响在24h测试周期中选取13个点记录数据,光源选用30W L E D灯,测试环境温度为20ħ,湿度为50%,甲醛溶液的添加量为3μL,陶瓷板分别选用S1㊁S2和S3,每次测试使用4块,平铺在底面㊂结果如图6所示㊂可以看出,陶瓷板面中二氧化钛含量越高,相同时间甲醛的降解率越高,因为陶瓷板在受到光激发时,单位面积产生的自由基数量增多㊂2.2.3陶瓷板耐久性测试结果洗刷达到相应的次数后,对洗刷后的陶瓷板材进行光催化降解甲醛性能测试,光源为30W的L E D 灯,测试温度20ħ,测试湿度50%,每种陶瓷板样品图7陶瓷板光催化涂层耐久性测试结果数量4块,测试周期为24h,取24h时的数值㊂结果如图7所示㊂从图7中可以看出陶瓷板S1㊁S2和S3在经过500次和200次洗刷之后,24h的光催化降解甲醛效率都有一定的提升,说明纳米二氧化钛在陶瓷板涂层中不是只分布在表面,而是均匀分布在整个涂层中㊂另外,说明涂层表面的部分纳米二氧化钛未裸露出来,经过洗刷之后,纳米二氧化钛被暴露在空气中,增加了光催化活性点㊂S1经过5000次和10000次洗刷之后,光催化降解甲醛性能明显下降,说明涂层被部分的洗刷掉,同时S2和S3经过同样次数的洗刷,光催化降解甲醛的性能并未下降,表明纳米二氧化钛的在涂层中含量的增加,可以增加涂层的耐摩擦㊁耐洗刷性能㊂①研制出适用于陶瓷板材表面处理的纳米二氧化钛涂层液,采用喷涂方式制备了光催化陶瓷板材,喷涂纳米二氧化钛涂层后,砖面被带有纳米二氧化钛的膜层覆盖,纳米二氧化钛粒子不仅分布在膜层表面,也分布在膜层内部㊂②涂层中纳米二氧化钛含量的增加能够膜层的耐磨性和耐洗刷性能,涂层与陶瓷板材具有较好的结合力,洗刷超过10000次,光催化性能稳定㊂涂层中二氧化钛含量㊁光照强度㊁光催化时间对室内空气中甲醛的光催化效率起到正向作用㊂参考文献[1]余晓兰.纳米二氧化钛喷液在室内空气净化中的应用研究[D].北京:北京化工大学,2006.[2] V i z h e m e h rA K,H a g h i g h a tF.M o d e l i n g o f g a s-p h a s e f i l t e rm o d e l f o r h i g h-a n d l o w-c h a l l e n g e g a s c o n c e n t r a-t i o n s[J].B u i l d i n g&E n v i r o n m e n t,2014,80(10):192-203.[3] Z h o n g L,L e eCS,H a g h i g h a t F.A d s o r p t i o n p e r f o r m-a n c e o f t i t a n i u md i o x i d e(T i O2)c o a t e d a i r f i l t e r s f o r v o 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光催化剂除甲醛研究报告
光催化剂除甲醛研究报告
摘要：
甲醛是一种常见的室内空气污染物，对人体健康有害。
光催化剂除甲醛是一种有效的净化空气的方法。
本研究从选择适宜的光催化剂入手，通过比较不同光催化剂对甲醛的降解效果，探究了光催化剂对甲醛去除的影响因素。
实验方法：
选择了几种常用的光催化剂，包括二氧化钛（TiO2）、二氧化锌（ZnO）和硫化铁（FeS），比较了它们在去除甲醛方面的效果。
在实验中，将光催化剂溶液喷洒到玻璃表面，并在不同光照条件下放置一定时间后，采用气相色谱法测试甲醛浓度的变化。
结果分析：
实验结果显示，三种光催化剂在光照条件下均可以有效降低甲醛浓度。
其中，二氧化钛的降解效果最好，再次是二氧化锌，硫化铁的效果相对较弱。
不同光照条件下，光催化剂的去除效率也有所差异。
在强光照射下，光催化剂的去除效果更好。
讨论：
光催化剂去除甲醛主要是通过光催化反应生成活性氧物种进而降解甲醛分子。
二氧化钛具有较好的光催化性能，能够吸收可见光和紫外光，对甲醛具有良好的降解效果。
二氧化锌和硫化铁在降低甲醛方面的效果相对较差，可能是由于其光催化活性
较弱的原因。
结论：
本研究表明，光催化剂可以有效降低室内空气中甲醛的浓度。
二氧化钛是一种较为优良的光催化剂，可以用于甲醛的去除。
未来的研究可以进一步探讨光催化剂的优化和应用于实际空气净化设备中的可行性。