SnO2改性TiO2复合光催化剂降解苯的实验研究

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由于室内装修以及大量日用化工产品的使用,导致室内空气中甲醛、苯系物、挥发性有机物等污染问题日趋严重,造成室内空气质量严重下降,研究有效治理室内空气污染的净化技术十分必要。纳米TiO2光催化技术是一种极具发展潜力的净化手段,它主要是在TiO2光催化剂的作用下将污染物完全分解为无害的CO2和H2O,在近年来逐渐受到普遍关注,将是前景最好的室内空气净化技术。本文采用复合半导体技术对TiO2进行改性,用SnO2复合TiO2制备TiO2-SnO2复合薄膜光催化剂,制备方法主要基于溶胶-凝胶法。首先,本文将采用浸渍提拉法在玻璃上分别以复合式镀膜法和叠式镀膜法镀得玻璃膜,并分别进行实验设计,通过对苯的降解效果实验比较两种镀膜方法的优劣。其次,通过重复利用实验的设计,针对光催化剂对苯的降解效果的连续使用性进行了进一步研究,对于催化能力降低的催化剂,本文探寻了一种恢复催化剂降解能力的有效方法。最后,本论文以壁纸作为动态污染源、以壁纸中释放的典型污染物苯和甲醛为考察对象进行实验,初步研究了动态过程中催化剂对污染物的降解情况。研究结果表明:①采用复合式镀膜法制备玻璃负载的TiO2-SnO2复合薄膜光催化剂,通过正交试验确定的最佳制备条件为:前躯体配比为:Ti(OC4H9)4:C2H5OH:H2O:NH(C2H5OH)2=1:26:1:1,Sn4+掺杂量为5%,煅烧温度为400℃,煅烧时间为1.5h。②采用叠式镀膜法制备玻璃负载的TiO2-SnO2复合薄膜光催化剂,实验所得的最佳Sn4+掺杂量为5%,这与复合式镀膜法的结论一致;而实验所得最佳镀膜方式为2层SnO2底膜,表面1层TiO2膜。通过比较,叠式镀膜法的制备工艺以及对苯的降解效率均优于复合式镀膜法。③在重复利用性实验中,当连续使用48h后,TiO2-SnO2复合薄膜对苯的降解效率开始降低;使用至96h时,已基本上没有光催化降解苯的能力。对于催化能力极大降低的催化剂,本论文采用低温加热处理法对其进行恢复。处理后的催化剂对苯的降解有了明显提高,在120min后降解率达到了48.31%,催化能力的恢复率达79.9%。因而这种方法适用于TiO2-SnO2复合薄膜光催化剂催化能力的恢复。④在动态试验过程中,两种污染物的降解曲线呈非线性、波浪型趋势,催化剂对壁纸中释放的苯的最高降解率为54.35%,对壁纸中释放的甲醛的最高降解率为63.14%,说明所制备的TiO2-SnO2复合薄膜光催化剂有较高的催化性能,能够降解实际材料中释放出的的污染物质。
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