论文部分内容阅读
低温等离子体(NTP)协同光催化剂是NTP技术的一个发展方向和革新。本文采用烧结金属纤维(SMF)催化剂与介质阻挡放电(DBD)反应装置结合,充分利用低温等离子体放电过程产生的活性物质,设计了新型的反应装置。通过修正式的氧极氧化方法,对SMF表面修饰,负载光催化剂Nano-TiO2。SMF催化剂在实验中既作为电极又作为催化剂,提高了催化剂的利用率。研究了低温等离子体技术与光催化技术协同对二甲苯的脱除效果及各反应参数的影响,考察了两者在系统中的协同效应,对该系统的反应机理进行分析和探讨,得到了以下结论：采用Blumlein脉冲形成的网络(BPFN)型高压电源,反应装置在使用Nano-TiO2/SMF催化电极时,二甲苯的降解率明显提高。当放电电压为23.6kV,频率为300pps时,二甲苯的转化率达到92.7%。而在相同情况下,对比使用普通电极,二甲苯的降解率只有64.7%。使用Nano-TiO2/SMF催化电极时,CO2的选择性可以达到86.6%(300pps,23.6kV),选择性大约是普通电极放电情况的两倍,表明更多的二甲苯彻底转化为CO2。对比能量利用率(EY)值时,在相同特定输入能(SIE)情况下,EY从0.268提高到0.384mg/kJ。研究了实验过程中一些重要的影响因素,如Nano-TiO2负载量、放电频率、载气、湿度等。当使用Nano-TiO2/SMF催化电极,放电频率在本实验中对反应是有影响的,二甲苯的降解率和CO2的选择性是随着频率的增高而增加。在放电电压为23.6kV,频率为100pps,200pps,300pps时,二甲苯的去除率分别从58.8%,62.2%和64.7%对应提高到83.5%,90.8%和92.7%。然而EY是相反的,在100pps取到最高EY值0.909mg/kJ.载气中N2影响着Nano-TiO2/SMF电极的光催化反应。文中采用SEM、XPS等来表征催化剂,从SEM的结果观察到Nano-TiO2均匀分布在SMF上。从超声波脱落率实验结果来看Nano-TiO2较牢固负载在SMF上。XPS结果一方面证实了脱落率结果,另一方面由于检测到Ti3+,推测探讨了低温等离子体协同Nano-TiO2/SMF催化剂降解二甲苯的机理。