光催化复合材料降解甲醛反应动力学研究

甲醛是一种来源广泛的致癌和畸变污染物,研究能够降解甲醛的材料已成为各国关注的焦点。光催化技术能够利用太阳能、无二次污染的降解甲醛,具有巨大的发展潜力。然而,光催化降解的反应动力学还不能量化影响因素,因此研究光催化反应动力学十分必要。从0.5%La、0.5%Fe共掺杂TiO₂/活性炭复合材料降解甲醛过程出发,重点研究了甲醛初始浓度、通氧量及光照强度等因素对甲醛降解率的影响,得到了各因素对反应动力学参数的影响,进而以此得到了复合材料降解甲醛的反应动力学方程。     

纳米TiO2光催化降解甲醛的影响因素及动力学研究

本文通过自制光催化反应系统,研究了纳米TiO2光催化降解甲醛的过程,考察环境相对湿度、光照强度、气体流量、甲醛初始浓度等因素对甲醛的气相光催化降解反应的影响,并在此基础上建立了甲醛的光催化降解动力学方程。结果表明：纳米TiO2光催化降解甲醛最佳相对湿度为50%,气体流量为1.2 L/min,光降解率并不会随光照强度的增加无限制地增大,甲醛初始浓度增加将降低光催化氧化降解速率。光催化氧化动力学研究表明该过程可以采用朗格缪尔-欣伍德（Langmuir-Hinshelwood,L-H）动力学方程来表征。其速率方程式为 。     

纳米TiO_2光催化降解甲醛的影响因素

为了研究自制的纳米TiO2对环境空气中有机污染物的光催化降解能力,文中通过自制光催化反应系统,研究了纳米TiO2光催化降解甲醛的过程,考察了环境相对湿度、光照强度、气体流量、甲醛初始质量浓度等因素对甲醛的气相光催化降解反应的影响.结果表明:纳米TiO2光催化降解甲醛的最佳相对湿度为50%,适宜气体流量为1.20 L/m in;光降解率并不会随光照强度的增加无限制地增大,甲醛初始质量浓度的增加将降低光催化氧化降解速率.     

新型管状泡沫镍光催化空气净化器的设计与分析

设计了一种应用于供热、通风及空调(HVAC)系统,能降解室内挥发性有机物(VOCs)的新型管状泡沫镍光催化空气净化器.该净化器能够灵活改变迎风面积来适应不同流速的HVAC系统,具有阻力低等优点.通过室内浓度的甲醛污染物的降解实验,考察了外部质量传递对该净化器性能的影响,并对其反应动力学和能量效率进行了分析.结果表明:甲醛的反应速率随着流速的增加先增加而后下降,在流速不小于0.66 m/s时光催化反应不受外部质量传递的影响;一级反应动力学模型能够很好地描述甲醛的光催化降解过程;与多玻璃管光催化空气净化器相比,所提出的管状泡沫镍光催化空气净化器的能量效率增加了138%.     

壁纸固载石墨烯/TiO2降解甲醛及动力学研究

以溶剂热法制备的石墨烯/TiO_2复合光催化剂,采用涂布法将石墨烯/TiO_2固载于无纺布壁纸表面,研究石墨烯/TiO_2的固载量、甲醛初始质量浓度及空气相对湿度对甲醛降解的影响,并对其光催化降解动力学进行探讨.结果表明:在光照4 h的条件下,当石墨烯/TiO_2固载量为2 g·m-2、甲醛初始质量浓度为0.40 mg·m~(-3)、空气相对湿度为58%时,甲醛降解率可达86%;石墨烯/TiO_2对甲醛的降解效果优于商品化TiO_2(P25);石墨烯/TiO_2对甲醛的光催化降解过程服从一级反应动力学方程.     

负载型二氧化钛光催化氧化甲醛废水的动力学研究

以颗粒活性炭为载体,钛酸丁酯、乙醇为原料,采用sol-gel法制备了TiO2-活性炭复合材料(TiO2/AC).同时采用紫外灯为光源,考察了不同TiO2/AC复合材料投加量以及不同甲醛废水初始浓度对光催化反应速率的影响.结果表明:TiO2/AC复合材料光催化甲醛废水的动力学表现为Langmuir-Hinshel-woof一级反应动力学规律.     

TiO2光催化剂在废水处理中的应用及研究进展

对TiO2光催化剂氧化机理、光催化降解反应动力学、光催化降解影响因素、TiO2光催化剂的改性等方面作一综合评述。     

纳米氧化锌光催化降解邻苯二甲酸二乙酯

以纳米氧化锌为催化剂对邻苯二甲酸二乙酯(DEP)溶液进行光催化降解,研究了不同影响因素下光催化降解的效率,目的是得出最佳的光催化条件.结果表明,光催化剂的投加量,溶液的初始p H值,底物质量浓度等对降解效率有显著的影响.邻苯二甲酸二乙酯的光催化降解反应遵循一级动力学方程.     

超声-光催化脱色和降解染料普施安蓝MX-R的动力学模式及其影响因素的研究

在TiO2悬浮体系中,研究了超声波-光催化对普施安蓝MX-R的脱色和降解CODCr的动力学模式,并考察了其影响因素。结果表明：在超声波-光催化反应过程中,MX-R的脱色和降解CODCr均符合一级反应动力学模式;在碱性或酸性条件下,有利于超声波-光催化反应的进行;当超声波功率为640 W时,脱色和降解CODCr的反应速率常数k值达到最大值;随着TiO2投加量的增加,脱色和降解CODCr的反应速率常数k值先增加然后趋于下降或平缓;超声波-光催化对MX-R脱色和降解CODCr反应速率常数k值均是溶液初始浓度的负一级反应。     

纳米SnO_2/ZnO复合氧化物对甲醛的光催化性能研究

以SnCl4·5H2O、ZnSO4·7H2O、氨水为原料,采用共沉淀法制备出SnO2/ZnO复合光催化剂,用TEM、XRD测试手段对其进行了表征.并将其用于降解甲醛的光催化实验.结果表明.经600℃煅烧保温6 h制得的复合光催化剂具有较高的光催化活性,明显优于纯纳米ZnO:甲醛的光催化降解反应符合一级动力学方程.     

粒度和形貌对纳米CeO2吸附和光催化动力学参数的影响

纳米材料因其优异的光催化性能而被广泛应用于许多领域。而其性能与催化动力学密切相关,但粒度和形貌对纳米材料光催化动力学的影响规律以及光催化动力学机理尚不完全清楚。本文制备了不同形貌和粒度的纳米CeO₂,测定了吸附和光催化降解的动力学参数,并讨论了形貌和粒度对其吸附动力学、光催化动力学和光催化机理的影响。结果表明,粒度和形貌对纳米材料的光催化动力学有显著的影响。随着粒度的减小,相同形貌的纳米CeO₂的吸附率和吸附速率常数增加,光催化降解率和降解速率常数也增加;球形纳米CeO₂的吸附率,吸附速率常数,光催化降解率和光催化降解速率常数都大于线形纳米CeO₂的;且吸附速率常数的对数和光降解速率常数的对数分别与直径的倒数呈现较好的线性关系;但形貌和粒度对整个光催化过程的动力学级数和机理没有影响。并提出了纳米材料光催化动力学的机理,推导了机理速率方程。纳米材料的光催化动力学机理分为溶液中的被降解物在纳米颗粒表面的吸附、被吸附物质在纳米颗粒表面的光催化降解反应和反应产物的解吸三个基元步骤,其中光降解产物的解吸为光催化动力学的控制步骤,并且光催化降解的动力学级数均为1级。上述纳米材料的光催化降解动力学机理是普遍化的,也就是说,所有的纳米材料均有相同的光催化动力学机理和动力学级数。我们提出的纳米材料的普遍化光催化动力学机理以及粒度和形貌对纳米CeO₂光催化动力学的影响规律,可为其它纳米材料在光催化领域的研究和应用提供重要的指导和参考。     

光催化防火涂料的制备及对甲醛气体降解实验研究

利用溶胶凝胶法制备了TiO2粉体,同时使用磷酸氢二钠、十水合四硼酸钠和氢氧化镁制备阻燃胶体液,二者复合制备了具有自洁净特性的光催化防火涂料.利用该防火涂料对甲醛气体的光催化降解进行了实验研究.研究结果表明：该防火涂料在焙烧温度520℃发挥最佳的降解甲醛气体效果,随着初始浓度的升高降解率也不断升高,一级动力学方程表明紫外光光照40 min后,甲醛气体降解率达到68.98%.进一步添加聚乙二醇和银离子使涂料改性,使涂料光催化甲醛的活性分别提高了11%和14%,效果显著.     

混晶纳米二氧化钛乳液光催化降解农药的研究

为了降解农药废水,以混晶纳米TiO2乳液为催化剂,以太阳光为光源,对降解农药模拟废水进行了系统研究.结果表明:降解体系的pH值、催化剂和农药质量浓度、光源辐照时间等因素对乳液光催化降解农药有一定影响,反应动力学研究表明此降解反应是一级反应(K=0.014 35 min-1).     

木质活性炭纤维负载纳米TiO_2降解甲醛的效果

以杉木木粉经苯酚液化、熔融纺丝、固化处理、二氧化碳活化后获得的木质活性炭纤维为载体,采用溶胶–凝胶法制备木质活性炭纤维负载纳米TiO2(WACFs/TiO2)光催化复合材料.研究光照时间、WACFs/TiO2催化剂用量、纳米TiO2负载量和初始甲醛质量浓度对WACFs/TiO2降解甲醛效果的影响.结果表明:随着光照时间、催化剂用量、初始甲醛质量浓度的增加,WACFs/TiO2对甲醛的降解率逐渐增加,但催化剂用量对甲醛降解率的影响相对较小;随TiO2负载量的增多,WACFs/TiO2对甲醛的降解率呈现先增加后减小的趋势.当光照时间7,h、催化剂用量0.5,g、纳米TiO2负载量29.89%、初始甲醛质量浓度8.82,mg/L时,WACFs/TiO2对甲醛的降解率达到92.33%.     

ACF担载TiO_2光催化降解甲醛的影响因素研究

采用溶胶-凝胶法（sol-gel）在活性炭纤维（ACF）表面制备了纳米TiO2薄膜光催化材料,利用XRD和SEM对薄膜进行了表征。使用该负载型纳米TiO2光催化材料处理室内空气中的甲醛污染物,分别研究了TiO2涂膜次数、甲醛初始浓度、相对湿度、温度以及光源等因素对甲醛降解效率的影响。实验结果表明,所制得的TiO2为锐钛矿型,平均粒径为20nm左右,TiO2涂膜次数为3层时甲醛降解效率最高;甲醛初始浓度越高降解效率越低,甲醛降解效率随温度升高而增大,相对湿度为48%时甲醛降解效率最高;一定波长（λ〈387nm）的紫外光照射是使用TiO2光催薄膜降解甲醛的必要条件。     

TiO2/ACF吸附-光催化净化甲醛的研究

基于纳米TiO2在气相光催化领域的应用,针对室内环境中长期严重影响人体健康的污染物——甲醛,采用单因素分析法,探讨纳米TiO2光催化剂负载量、光照强度对光催化降解甲醛产生的影响;在此基础上调整活性碳纤维负载量以得到两者间最佳配比方案.结果表明,光强较大、纳米TiO2中度负载且活性碳纤维负载量为5.8g/m^2时,光催化反应效果较好,甲醛浓度由初始状态下的0.80 mg/m^3降至0.02mg/m^3.     

甲苯的气相光降解动力学研究

以Bi2O3纳米粒子为气一固光催化剂,研究了甲苯的初始浓度、氧气及光强等因素对其气相光催化氧化降解的影响;采用Langmuir—Hinshelwood动力学模型得到了甲苯光催化降解的反应速率常数和吸附常数;甲苯的初始反应速率随其初始浓度的增加而增大,并最终趋于稳定;随着氧气含量的增加,甲苯的反应速率不断增大,氧量增至20％时。反应速率不再增加。甲苯的反应速率随着光强的增加而增大,光强增至2．5mW·cm^-2时,反应速率趋于定值。     

三丁基氯化锡紫外光催化降解的初步研究

本文报导了三丁基氯化锡的紫外光催化降解反应。降解过程是一个一级动力学反应。反应速率受催化剂用量、光照度、反应ｐＨ值及反应液中的溶解氧含量等因素的影响。其中，催化剂用量和光照度是主要的影响因素。三丁基氯化锡的光催化降解产物为二丁基锡及无机锡。     

TiO2/竹炭复合材料对甲基橙的吸附和光催化降解动力学

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/竹炭复合材料,并研究其对甲基橙的暗态吸附规律和光降解性能。结果表明:复合材料对甲基橙的吸附是物理吸附,吸附规律较好地符合Freundlich吸附等温模型;复合材料对甲基橙溶液的降解率随pH值升高而降低。在pH≈3时,紫外光辐照90 min条件下,复合材料投加量为16g/L时,对3.0×10-5mol/L的甲基橙溶液的降解率可达到90.68%;复合材料对甲基橙光催化反应可用一级反应动力学方程进行描述。     

Bi2O3-Ni2O3粉末气相光催化降解苯

本文制备了Bi2O3-Ni2O3纳米粉末,对其结构进行了表征,并研究了制备的纳米粉末对苯光催化降解的影响因素。结果表明:制备的纳米粉末由Bi2O3和Ni2O3复合而成,经750℃焙烧的光催化剂对苯光催化降解活性最高;水蒸气的加入和氧气的增加,都能促进苯的降解率增大;由Langmuir-Hinshelwood动力学模型得出苯的光催化降解反应的吸附常数和反应速率常数分别为0.1398L·μmol-1和0.0024μmol·L-1·min-1。