Ag-TiO/ACF光电极制备及其降解乙烯与臭氧研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhz_8512
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园艺产品之所以保鲜期不长,易腐烂变质,主要原因有二:一是采收后所产生乙烯等植物激素作用,在密封的冷藏环境中,从产品释放的乙烯气体和其它来源的乙烯气体能增加呼吸强度,增加代谢酶的活性,加速膜透性升高和细胞的区隔化损失,从而促进了果实的软化、蔬菜的退绿、切花的衰老,缩短了园艺作物采后寿命;二是微生物侵染作用,霉菌是果蔬贮藏中最常见的微生物,冷藏环境不能完全抑制病原微生物的生长,在湿度较高的冷库中,高湿的环境有利于霉菌的真菌的生长繁殖。密封的冷藏环境中的微量乙烯、细菌及霉菌等的存在,对园艺产品的冷藏保鲜期影响极大,因而在贮运过程中要尽量降低环境中的乙烯浓度及抑制霉菌的滋生。臭氧处理法能够杀死病菌孢子和氧化乙烯,但臭氧浓度要高到人体难以承受的水平(>lmg/L)才有效,此浓度可使一些果蔬的表面质膜产生损害。由于臭氧具有强氧化性,使一些果蔬如桃、胡萝卜和花椰菜变色,对果蔬产生一系列不良的影响。
   本研究通过60Co-γ射线辐照制备纳米Ag改性Ti02光催化剂,以及光电协同作用降解乙烯和臭氧,为果蔬贮藏提供一个能修复贮运环境的技术方法。研究结果如下:
   (1)60Co-γ射线40KGy的辐照剂量辐照硝酸银溶液制备纳米Ag粒子,能够有效的控制所制备的纳米Ag粒子的粒径,随着硝酸银溶液浓度的增大,纳米Ag粒子的粒径随之增大;通过在硝酸银溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂,能够有效的防止在形成纳米粒子的过程中发生的团聚现象,使其能够充分地发挥纳米粒子所具有的量子尺寸效应、较大的比表面积等效应。
   (2)60Co-γ射线20KGy的辐照剂量辐照Ti02(P25)溶液制备纳米Ti02,使Ti02中的金红石纳米Ti02粒子的粒径变小,由原来的64nm减小为57nm,且没有使纳米Ti02发生团聚的现象,分散性能较好。60Co-γ射线辐照剂量辐照Ti02(P25)能够有效的对其进行改性。
   (3)通过60Co-γ射线辐照制备的纳米Ag与纳米Ti02混合,制备Ag-Ti02/ACF膜,对其进行透射电镜以及扣描电镜的观察没有发现因为纳米Ag的加入使得Ti02发生团聚:可以看到纳米Ag能够很好的与纳米Ti02结合。
   (4)通过60Co-γ射线40KGy的辐照剂量辐照硝酸银溶液制备纳米Ag粒子修饰纳米Ti02制备Ag-Ti02/ACF膜对臭氧进行降解实验,实验结果表明:随着硝酸银浓度的增大降解臭氧的速率降低;当硝酸银浓度为0.001mol/L随着硝酸银浓度的增大降解臭氧的速率增大并且在硝酸银浓度为0.003mol/L时制备的纳米Ag修饰纳米Ti02制备的Ag-Ti02/ACF膜降解臭氧的效果最好:随后速率降低。
   (5)用60Co-γ射线对纳米Ti02(P25)进行辐照,制备Ag-Ti02/ACF膜对臭氧进行降解实验,实验结果表明:随着辐照剂量的增加,降解臭氧的速率增大并且在采用20KGy的辐照剂量时降解臭氧效果最好。
   (6)通过60Co-γ射线辐照制备的纳米Ag修饰纳米Ti02制备Ag-TiO2/ACF膜对臭氧进行降解实验,实验结果表明:Ag的掺杂量为1%时降解臭氧的效果最好;并且随着掺杂量的继续增加,降解臭氧的速率反而降低了。
   (7)用所制备的Ag-Ti02/ACF膜外加电压对臭氧进行光催化降解实验,实验结果表明:随着电压的升高降解臭氧的速率逐渐升高,在45V达到最大的降解速率;随着电压的继续升高,降解的速率反而比没有加电压的速率低。
   (8)对不同的条件下:无膜紫外灯光照、无辐照的Ti02/ACF薄膜、辐照Ti02/ACF漳膜、辐照Ag-Ti02/ACF薄膜、辐照Ag-Ti02/ACF薄膜外加45V电压降解臭氧的实验表明降解速率为:无膜紫外灯光照<无辐照的Ti02/ACF薄膜<辐照Ti02/ACF薄膜<辐照Ag-Ti02/ACF薄膜<辐照Ag-Ti02/ACF薄膜外加45V电压。
   (9)对降解臭氧速率最好的条件所制备的Ag-Ti02/ACF簿膜进行对乙烯进行降解实验,实验结果表明:外加一定的电压能够提高光催化降解乙烯的速率,随着电压的升高,降解乙烯的速率增大,在45V降解的速率达到最大值,随着电压的继续增大,降解的速率反而有所降低。
   (10)对降解臭氧速率最好的条件所制备的Ag-Ti02/ACF薄膜对不同的乙烯初始浓度进行降解实验,实验结果表明:随着乙烯初始浓度的升高,降解乙烯的速率呈下降的趋势。
   (11)对不同处理的无辐照Ti02/ACF膜、辐照制备的Ti02/ACF膜、辐照制备的Ag-Ti02/ACF膜降解乙烯实验的比较可以发现降解速率为:无辐照Ti02/ACF膜<辐照制备的Ti02/ACF膜<辐照制备的Ag-Ti02/ACF膜。
   (12)对TiOJACF膜、Ag-Ti02/ACF薄膜不同的催化条件分别进行乙烯降解实验,实验结构表明降解乙烯的速率为:电催化《光催化<光电催化。
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