【摘 要】
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本文以钛酸丁酯为原料,溶胶凝胶法制备了纳米二氧化钛粉体,利用浸渍提拉法在折叠板表面负载了纳米二氧化钛薄膜作为光催化反应的催化剂,在自制的折叠板型反应器内,研究了光催
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本文以钛酸丁酯为原料,溶胶凝胶法制备了纳米二氧化钛粉体,利用浸渍提拉法在折叠板表面负载了纳米二氧化钛薄膜作为光催化反应的催化剂,在自制的折叠板型反应器内,研究了光催化降解纤维素。通过考察光照时间、薄膜层数等因素对光催化降解纤维素反应的影响,用红外光谱对降解前后的纤维素进行了对比表征,并用乌式粘度法测定降解前后纤维素聚合度的变化。结果表明:光催化降解原纤维素反应后,在纤维素分子链上没有新的官能团产生,光催化作用在一定程度上破坏了纤维素分子内或分子间的氢键,导致纤维素聚合度降低,解聚率达到88.5%。分别采用氢氧化钠溶液、盐酸、氯化锌溶液等手段预处理纤维素,并对处理过的纤维素再进行光催化降解,对降解后的纤维素进行表征发现,将纤维素溶解于氯化锌溶液是一种有效的预处理方法,处理后纤维素的可及度增大,更易进行降解反应。光催化二氧化钛降解溶解于氯化锌溶液的纤维素,对产物进行分离提纯表征后发现,该方法可以直接得到产物5-羟甲基糠醛。通过进一步考察光照时间、催化剂薄膜层数、折叠板角度等因素对5-羟甲基糠醛产率的影响,并计算了折叠板光催化反应器的能量效率,得到以下结果:当光照时间为2h,纳米二氧化钛薄膜层数为9层,折叠板角度42°时,纤维素在折叠板光催化反应器中可以被有效降解,产物中5-羟甲基糠醛的最高产率达到3.87%。按照纤维素光催化降解生成5-羟甲基糠醛的产率计算,折叠板光催化反应器的能量效率高于平板反应器,其EE/M值为10.9 kWh/kg。
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