掺铁二氧化钛的制备及光催化降解汽油气和甲苯的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuxu19860802
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光催化氧化法处理挥发性有机废气(VOC<,S>)是目前废气治理的热点之一.该论文主要研究内容包括:通过掺铁改性TiO<,2>来提高其光催化活性,并利用自行研制的光催化反应器连续降解汽油气和甲苯废气.该文以多孔泡沫镍为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺铁量不同的TiO<,2>薄膜催化剂,并分别用XRD、SEM、TEM和SPS等测试手段对制备的催化剂进行表征.分析结果表明,Fe<3+>能够有效地掺入到TiO<,2>晶格中,且分布均匀.而且适量的掺铁增大了禁带宽度,使光致空穴的氧化能力更强;但过量的掺铁将使TiO<,2>纳米尺寸增大从而导致催化剂活性的降低.掺铁量为0.007(Fe/Ti摩尔比)的TiO<,2>具有最高的光催化活性,在80分种内对汽油气和甲苯的动态光催化降解效率可分别达到99.57%和97.73%.而且从汽油气和甲苯废气的一级动力学表观速率常数来看,使用掺铁TiO<,2>比纯TiO<,2>催化剂分别提高了45.42%和81.73%.论文以掺铁量为0.007的TiO<,2>为光催化剂,在自行设计的光催化反应系统中连续降解汽油气和甲苯废气.对影响其处理效果的各种因素,诸如有机废气的初始浓度、反应体系的相对湿度和氧气含量以及载气流量等进行了系统的研究.实验结果表明,增加进入反应器的废气初始浓度和载气流量,均能提高单位时间内废气的处理量,但废气的去除率随其初始浓度和载气流量的增加而降低;相对湿度对光催化氧化反应的影响很大,汽油气和甲苯废气的光催化降解最佳相对温度分别为60%和25%;当反应体系中氧气含量高于21%时,增加氧气含量对其光催化效率并没有显著的提高,利用空气作载气更符合实用化.该文同时对催化剂的失活与再生问题进行了研究.结果表明,反应中间产物在催化剂表面上的积累,从而导致活性部位被包埋是催化剂失活的主要原因.使用后的催化剂通过紫外灯辐照和高温焙烧均可使其活性得到恢复,且催化剂可以重复使用与再生.该文还对汽油气和甲苯废气的光催化降解机理和动力学特征进行了初步的探讨.
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