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《重庆大学》 2009年
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掺镧光催化薄膜降解室内空气中甲醛气体的实验研究

吴燕  
【摘要】: 室内主要污染气体之一的甲醛被世界卫生组织(WHO)及美国环保局( EPA)列为可疑致癌物,成为了室内空气污染中人们所关心的焦点。在众多的室内甲醛污染治理方法中,纳米TiO_2光催化氧化技术,是近年兴起的一种极具发展潜力的净化手段。但是纳米TiO_2光催化剂存在光催化活性和可见光利用率不高等问题。因此本论文想通过掺镧改性纳米TiO_2光催化薄膜来提高它的光催化活性和可见光利用率,并将其应用于室内空气中甲醛气体的治理。 本论文通过掺镧改性玻璃表面TiO_2光催化薄膜,并利用正交试验设计确定了它的最佳掺镧改性条件,然后根据该最佳La~(3+)掺杂改性条件,采用Sol-Gel法及浸渍提拉法分别在玻璃、釉面瓷砖表面制备得到了掺镧TiO_2光催化薄膜和采用Sol-Gel法及粉体烧结法在石膏板表面负载掺镧TiO_2,并研究了这几种建材表面光催化薄膜的光催化性能。本文还使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对薄膜样品的晶型和表面形态等进行了表征分析。本文还讨论了光源(波长及光照度)、甲醛初始浓度等因素对掺镧TiO_2薄膜光催化活性的影响。最后,本文对掺镧TiO_2光催化薄膜的耐用性能及掺镧TiO_2光催化薄膜玻璃的可见光透过率进行了研究。 研究结果表明: ①本文通过正交试验设计确定玻璃表面掺镧TiO_2光催化薄膜的最佳La~(3+)掺杂改性条件为:PEG掺杂量0.03at%,La~(3+)掺杂量0.3at%,掺杂方式为底部掺杂。 ②通过XRD和SEM等手段进行表征分析发现,实验制备的TiO_2有较好的锐钛矿结构,粒径分布均匀,平均粒径较小,约为20nm。 ③使用掺镧TiO_2薄膜催化降解甲醛时表现出了良好的光催化活性。光源波长越短,光催化性能越好;光催化活性随光照强度增大而增加;在一定浓度范围内(浓度较低),光催化效率随着甲醛初始浓度的增大而增大;La~(3+)的掺杂改性可以增强TiO_2对可见光的响应,即使在白炽灯照射下,这种掺镧的TiO_2薄膜仍可表现出一定的光催化活性。 ④本实验中,采用相同的制备工艺和掺杂条件制备的玻璃基底TiO_2薄膜和釉面瓷砖基底TiO_2薄膜的光催化活性及光催化活性提高幅度不同,这说明对于Sol-Gel法和浸渍提拉法制备的TiO_2薄膜而言,其光催化活性还与载体的类型有关,其光催化活性的提高是离子掺杂和载体的交互效应。 ⑤玻璃负载的掺镧TiO_2薄膜具有较好的光催化活性、良好的重复使用性和负载牢固性,另外,掺镧TiO_2薄膜玻璃具有较高的可见光透过率,能够满足实际的透光需要,可以应用于实际工程。因此,将掺镧TiO2薄膜玻璃用于室内装饰,可以达到净化室内空气的目的。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X51

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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