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纳米二氧化钛在环境卫生领域的应用基础研究

李协吉  
【摘要】:纳米TiO_2的化学性质比较稳定,且成本低、无毒,是最有应用潜力的一种半导体光催化剂。纳米TiO_2以其优异的光催化性能,在废水处理、空气净化、抗菌等环境卫生领域得到了广泛的应用,有着广泛的发展前景。纳米TiO_2在应用过程中存在不少的问题亟待解决,比如,催化剂的分散、催化活性以及固定化技术等都成为光催化技术实用化的主要制约因素。因此,提高纳米TiO_2的分散性能、催化活性和研究高效的负载技术都已成为目前研究的主要方向。 本论文的研究工作主要针对上述三个问题展开,首先通过采用直接沉淀法制备了纳米级锐钛矿型TiO_2和铅锌矿型ZnO粉体,通过对超声分散作用和pH值对粉体分散情况影响的探索后发现,长时间的超声振荡对纳米粉体—水体系的分散状况有决定性影响,分散体系的pH值对纳米粒子的分散稳定性能起主要作用。在pH=9.5左右,经过48小时的超声振荡,可使纳米TiO_2_ZnO复合分散液达到最佳的分散及稳定效果,该体系对甲醛的降解率可达97%以上,且重复使用性能极好。 然后,将制得的纳米TiO_2复合分散液应用于降解经甲醛浸泡处理过的织物,模拟降解实际织物中残留的甲醛。工艺条件实验研究结果表明,催化剂用量增多,甲醛的降解效果也有所提高;最佳光照反应时间为5~6小时,既可以保证得到较高的甲醛降解率使织物中的甲醛含量符合国家标准,又不会由于光照时间过长引起织物老化;碱性条件下织物甲醛的降解率较高,是由于加速生成的OH使得光催化反应正向移动;喷涂方式负载对纳米催化剂的降解效果优于浸渍方式;紫外光比近紫外光更易于被纳米催化剂吸收,且催化效率相对较高:随着光强的增大,纳米催化剂的催化速率增加,但过大的光强易于使得


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