室内空气中的污染物VOCs(挥发性有机化合物)类别很多,甲醛气体是大众较为熟悉的VOCs气体种类之一。甲醛在室内的停留时间长,污染范围广,对于长期处于室内的人们来说,对其健康会造成一定的危害。因此,研究净化去除室内空气中的污染气体是具有意义的,在本实验中选用的模拟污染气体是甲醛。近来在研究空气净化方面,二氧化钛(TiO2)与活性碳纤维(ACF)复合光催化氧化污染气体的方向被大家关注甚多。其中,在集中净化处理室内居室中甲醛的效率不是很高,这是因为甲醛在室内大多处于游离、分散的状态,气态甲醛游离到光催化剂表面的传质阻力偏大,其传质的速率也就不高。因此,想要提高光催化剂降解甲醛的效率,需要找寻新的模式降解,比如改性光催化剂、研究不同环境下光催化剂降解甲醛的差异等等,从而找寻出高效的降解甲醛的光催化模式。本实验研究通过自制活性碳纤维与二氧化钛复合光催化材料体,再组装搭建闭式循环环境舱来进行降解甲醛。同时,通过改变各种不同的反应条件(甲醛初始浓度、环境湿度、气体流动速度等),了解在闭式循环实验系统中,甲醛的初始反应浓度、实验装置的温湿度、气体流动速度及气体在装置中的停留时间等因素对甲醛降解效果的影响。同时还借用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)等化学表征手段来认识自制的二氧化钛和活性碳纤维的复合催化材料体的微观形貌。在降解甲醛的实验过程中还调整了紫外灯的摆放位置。降解甲醛的实验中紫外灯作为光源,放置在甲醛气体光催化降解处理段的中部位置,活性碳纤维作为光催化剂的载体,也将其放入光催化降解处理段的部位。在初期的甲醛降解实验中发现光源是否均匀摆放对于甲醛的降解率是有影响的,近光源处光催化复合体可以吸收到更多的紫外光能量,远端则接受不到足够的光能量甚至为零,这使得光催化剂得不到利用,因此,做了如下调整,改变光催化处理段光源的摆放位置,选取同功率,同波长的紫外灯等距离的横置于降解处理段中。在闭式环境舱中还加入了离心式通风机,目的是为实验过程提供不同的气流风速。此外在实验中,还使用了便携式气体测速检测仪,目的是对进入降解处理段的断面进气流速进行测定,分析结果表明,气体在整个断面可以以某一恒定的速度分布均匀的进入净化降解处理段。综上,通过多次改进实验装置中仪器的摆放位置,使自制的复合光催化材料体所受光照均匀,气体进入降解处理段的断面流速分布均匀,使得光催化剂在实验研究中可以充分得到利用。在闭式循环空间舱中对甲醛气体进行光催化降解的实验,是将二氧化钛催化剂负载至活性碳纤维表面的,但是粉体的二氧化钛在分散液中易团聚,在载体表面附着能力较差,难以均匀的负载到活性碳纤维上,光催化剂催化降解甲醛时,二氧化钛容易脱落而影响其催化降解的应用。基于上述原因,在自制复合光催化材料体时选择加入无机粘结剂的方法,以便二氧化钛更好的固载于活性碳纤维体上,此外无机粘结剂在使用过程中不会因紫外光的照射而被二氧化钛降解粉化。使用自行组装搭建的闭式循环环境舱与自制的复合光催化材料体对甲醛进行降解与净化的实验分析结果显示甲醛的降解净化效率在不同的条件下都可以达到74%以上,但是在降解净化过程中是否有新的气态有机中间产物产生,还不确定。此外,在空间舱中进行的甲醛降解实验是在一定的时间内流体持续流动的动态情况下发生的。本实验研究基于二氧化钛光催化氧化降解净化室内VOCs的理论基础,选择甲醛为模拟污染物代表,自主搭建设计实验闭式循环空间舱,采用具有吸附特性的活性碳纤维作为二氧化钛的载体,同时制备二氧化钛与活性碳纤维复合光催化氧化材料体,在不同的环境因素条件下降解甲醛气体,为研究净化室内居所空气提供了真实的实验数据,对普及使用光催化剂降解室内污染物提供了帮助,并为人们提供健康的居所办公环境做出贡献。