活性炭纤维负载氮掺杂纳米二氧化钛可见光催化降解甲醛气体

Rao Junyuan, Liu Jianxin, Huang Xian, Yang Yuanxiu, Guo Wanting, Wang Wanzheng, Hou Mingcai (Guangdong Research Institute of Engineering Technology, Guangzhou 510440, China)
察了催化剂的焙烧温度、催化剂载体、光源功率、催化剂负载量、甲醛初始浓下对甲醛的光催化降解的影响。
[关键词]氮掺杂纳米 TiO2；可见光；光催化；甲醛
[中图分类号]TQ
[文献标识码]A
[文章编号]1007-1865(2019)14-0048-03
,
Gas-Phase Photo Catalytic Degradation of Formaldehyde on the Activated Carbon Fibers Coated with Nanometer N-doped TiO2
Abstract: Hydrolysis method was used to prepare hydrated titanium dioxide in this experiment. Then roasted these power under 400~700 ℃ and ambient atmosphere for three hours. The obtained samples were characterized by XRD and UV-Vis, the calcine process was analyzed, and their photo catalytic activities under visible light were also evaluated. The results indicate that the samples grain sizes is 15~25 nm, and can absorb visible light with wavelength above 400 nm. Xenon-lamp used in this device as lamp-house, gas formaldehyde as degradation gas, and compared with P25, study the activity of N-doped TiO2 for formaldehyde and the degradation of formaldehyde in different calcinations, carrier and load density of photo catalyst、different illuminant and consistency.
[摘 要]本实验采用水解法备出水合 TiO2，将水合 TiO2 在 400~700 ℃的空气气氛下焙烧 3 h，制得 N 掺杂纳米 TiO2 光催化剂。通过 XRD
和 UV-vis 对样品进行表征，结果表明：N-TiO2 粉体平均粒径在 15~25 nm 之间，对可见光具有良好的吸收性能。制备 ACF/N-TiO2 光催化层，以 氙灯(主波长λ＞420 nm)为光源，以甲醛气体为降解物，对比无掺杂纳米 TiO2(P25)，表明 ACF/N-TiO2 光催化层具有良好的可光催化性能。并考
1.2 测试分析方法 利用 D/MAX-ⅢA 型 X 射线衍射仪对 N-TiO2 粉末进行表征，
以 9°/min 的速度从 10°到 80°扫描。用 UV-2450 紫外漫反射仪(日 本日立)对样品的可见光吸收性能进行表征，扫描范围从 190~850 nm。用福立气相色谱(GC9790 型)对实验过程中的甲醛浓度进行检 测，以色谱峰面积定量，计算相对应浓度的大小，求出其降解的
Keywords: N-doped TiO2；visible light；photoeaatlytie oxidation；formaldehyde
纳米 TiO2 由于其独特的光催化特性，在大气污染治理及水污 治理中有着十分广泛的应用前景。但由于其带隙较宽，只能响应
波长小于 400 nm 的紫外光，对可见光几乎无响应，严重制约其实 际的应用效果。通过对 TiO2 进行改性，使其在可见光下产生光催 化响应，是本领域近年来研究的热点，现主要的改性方法有：通 过过渡金属离子掺杂[1-2]、贵金属离子沉积[3]以及阴离子 N、S、C、 B、F 掺杂的半导体复合技术改性，窄化禁带宽度，使其具有可见 光催化性能。目前光催化氧化技术直接应用于空调系统存在一定 的局限性[4]。而空调系统中使用活性炭纤维作为滤材去除室内挥
· 484 期 第 46 卷总第 400 期
活性炭纤维负载氮掺杂纳米二氧化钛可见光催化降
解甲醛气体
饶俊元，刘建新，黄弦，杨远秀，郭婉婷，王万证，侯明才
(广东省工程技术研究所 广东省污水处理提标增效及资源化利用工程技术研究中心，广东 广州 510440)
发性有机污染物，受此启发，将活性炭纤维作为纳米 TiO2 的载体， 光催化技术与吸附技术相结合二元协同净化室内空气污染物，将
形成一种新型净化技术，改善室内空气质量。
1 实验部分
1.1 催化剂的制备 本文以尿素(AR)为氮源，钛酸丁酯为原料，用水解法制备 N
掺杂 TiO2 前驱体。将所得前驱体用玛瑙研钵研磨，置于马弗炉中， 空气气氛下，分别制备 400 ℃、500 ℃、600 ℃和 700 ℃下焙烧 3 h 的样品，得到纳米 N 掺杂 TiO2(N-TiO2)。配制质量分数为 1 % 的纳米 N-TiO2 悬浮液，加入一定量的羧甲基纤维素纳，搅拌 60 min，再用超声波超声分散 30 min。将经过预处理后的活性炭纤 维浸泡在 N-TiO2 悬浮液中进行涂覆，然后置于红外干燥箱内干 燥，制得 ACF/N-TiO2 光催化层。同样的方法制得玻璃和活性炭 颗粒载负载的光催化层。